资源描述：
《二极管击穿电压的数值计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、半导体技术,分、,、二极管击穿电压的数值计算陕西机械学院半导体器件教研室西安高玉民年月日收到摘要本文以与实验结果符合得最好的等人的碰撞电离率为依,,据按照雪崩击穿条件采用数值方法计算了非穿通型单边突变结的雪崩击穿电压与衬底捧杂浓度的关系。在此基础上得到了昨穿通型二极管击穿电压与电阻率的经验关系式,此组公式在给定的电压范围内与数值结果符合得相当好。对于穿通型二极管,把这些经验公式与解析式相结合所得结果与数值计葬结果符合的程度更加令人满意。引言二极管的击穿电压不仅是器件本身的基本一。二也百生盆。州曰一,侧
2、尸参数而且还是其它半导体器件击穿电压设计川‘的基础。众所周知,器件的击穿电压与正向压降是,一对矛盾击穿电压增大就会导致正向压降十。增大特别象功率这一类单极型器‘一一一一一一一一‘一明,其件正向压降对击穿电压的依赖关系就更加。明显因此准确地设计器件的击穿电压是一个图反偏结二极管。,不容忽视的问题然而沿用至今的有关单边突如图所示当反偏结空间电荷区发,变结雪崩击穿电压的计算公式是在假定电子和生雪崩倍增时空穴电流和电子电流经处厚〔,〕,度为薄层的增量分别为空穴的碰撞电离率相等条件下得到的而且·。〔〕一〔〕有效
3、碰撞电离率系数也不尽一致至于击穿,一〔〕电压与电阻率的关系式则是采用了载流子迁移率与衬底掺杂浓度无关的近似〔引,其不合理式中、。分别代表空穴和电子电流密度。,、。之处是显而易见的的数值分别代表空穴和电子的碰撞电离,,,原则上讲采用数值方法求解泊松方程连率它们表示载流子前进单位距离由于碰撞电,一。续性方程和电流输运方程根据由此得到的反离所产生的电子空穴对数式中的负号说向,明随增大电子电流密度减小。根据电流连续一特性就能精确求出器件的击穿电。,。,〔〕于是得到在压但这种方法随着器件击穿电压的增齐所性原理为
4、一常数,,雪崩倍增情况下两种电流密度满足的微分方程需计算时间会大大延长在此我们根据雪崩击,一穿条件采用数值积分方法确定二极管的击穿为电压。。万。丁气一一入理论。一十一利用边界条件求得上述微分方程的解为·,·’,·,一‘,〔一、‘一〕‘一‘,〔、一〕⋯一⋯一即广广’·‘’一‘二“。。‘气一“’””。。“·‘,〔一‘气一’〕”一’〕勺勺式中、分别为雪崩倍增前的空穴和电子电,,或者流密度根据雪崩倍增因子的定义由式得一工︸了百。曰广尸尸了一工一、︺产户‘二一巴一竺下尹吸到空穴和电子的雪崩倍增因子分别为寸下一〔
5、一气〕,。·。‘〕〔一·‘·、,‘〕‘·先丁二⋯丁一、一〔、一,〕·‘·了卜、〔,〕·,⋯一一〔一〕上面分析了由反向扩散电流或空间电荷、、‘匕口。、二二、。二,。,滋。,丫,白‘。』【一下尸一一一少、厂一上七毛侧月乙少尸勺们赶只汀习月月百乒官刁一入切钊王边期幽阿阿介,二极管来说其空间电荷区产生电流是反向电。一,〕。‘。“‘,〔式丐〔气一’〕流中的主要成分所以讨论雪崩倍增因子时应·、一、,·‘·。,卜⋯〔〕把这部分电流包括进去为了使间题简化起见了只。假定在空间电荷区中产生率相等设空间电荷,,区的产生电流
6、密度为当发生雪崩倍增时或者二。。‘两种电流密度满足如下方程·〔··,〕工十下一⋯二一,产··,一一嘶月一十〔一、〕一一二一、·一。豁一豁。。,。。,利用的边界条件求若把坐标轴的正向选由区指向区则两种,。解上述微分方程并根据雪崩倍增前载流子的雪崩倍增因子为,。。。一可得雪崩倍增因子为一工口一马厂﹄一吸众户。,‘·’·〔〕盖。、“·’人⋯一十元一。‘。“·’一〕丁····‘〔、,一〕〔‘、一、,〕瓮二⋯一氖卜一一、·‘·卜〔,〕‘,光厂⋯买一、一、···‘一〕··二〔〕〔一〔一、‘一〕。先了⋯六卜、,产介
7、,、,,、几严“气十万一少又一仁气一夕,‘、,、,由式和可以看到由于电子和空穴。。。‘、人少一二二甲气一尹卞乙,的碰撞电离率不同由它们引起的雪崩倍增因、、,,表碰摘电离率参数子也不同另外倍增前的电流不同雪崩倍增。,因子也有差异尽管如此但不管是由空间电荷作者等等等,区以外的电子或空穴还是空间电荷区以内的,,电子或空穴引起雪崩倍增只要发生雪崩击穿一其条件都是相同的,这条件就是‘一〔,一〕一一、汉‘‘或〔,丁了一丐〕一一其原因是发生雪崩击穿只取决于空间电荷区中,而与引起雪崩击穿的载发生的物理过程流子‘口种类
8、、数量。,和起始位置无关由此可见前面假氏十定雪崩倍增前空间电荷区各处的产生率相等并不会影响雪崩击穿的条件。若把,则雪坐标正方向选由区指向区崩击穿的条件为卜一一一一一一尹月。。‘一叮一气〕。一‘一叮幕气〕由,于式是由同一起点计算两个,,图穿通型二极管的电场分布积分步骤简便所以应采用这两式之一计算击,。式中为高低结处的电场强度为掺杂穿电压与衬底参数的关系。,浓度若忽略在区和区的压降则由图可计算方法及结果得反偏电压,、,一一一又七二一七‘在雪崩击穿电压精确计算
