功率器件数值分析中的模型及算法

针对功率器件二维数值分析的复杂性,引入修正因子 η_1、η_2和 η_3对常规器件物理参数模型进行简化和修正,使之能正确描述功率器件的有关物理机制.将所得模型以及针对功率器件高偏压工作特点而引入的一组新的归一化参数嵌入通用器件模拟器 GEDS 中,对高压平面结二极管的反向特性和 LIGT 的正向特性进行模拟,得到完全正确的结果.本文还深入研究了功率器件数值分析中的算法设计,发现 DN 法适宜求算器件的反向特性,NR 法适宜求算器件的正向特性.     

提高雪崩击穿电压新技术──深阱终端结构

研究了深阱终端结构提高击穿电压的原理，模拟分析了阱中介质、阱深、阱宽及阱表面场板对击穿电压的影响。结果表明，带有场极的深阱终端结构可以提高击穿电压到平行平面结的９０％。同时，深阱终端结构在不减小散热面积的情况下，还大大减小了结面积，减小了漏电流，有助于改善器件的频率特性，提高器件的稳定性。     

表面氢化降低SiC/金属接触间界面态密度的机理

研究了SiC表面氢化降低界面态密度的机理。采用缓慢氧化、稀释的HF刻蚀、沸水浸泡的表面氢化处理方法,降低SiC表面态密度。该方法用于SiC器件的表面处理,在100℃以下制备了理想因子为1.20～1.25的6H-SiC肖特基二极管,其欧姆接触比接触电阻为(5～7)×10?3?·cm2。表面氢化处理的优点在于避免了欧姆接触所需的800～1200℃的高温合金,降低了工艺难度,改善了肖特基结的电学特性。     

宽禁带功率半导体器件技术

碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)是第三代半导体材料的典型代表。与常规半导体硅(Si)和砷化镓(GaAs)相比,宽禁带半导体具有宽带隙、高饱和漂移速度、高临界击穿电场等突出优点,是大功率、高温、高频、抗辐照应用场合下极为理想的半导体材料。该文总结了宽禁带SiC和GaN功率半导体器件研发的最新进展,包括各种功率二极管和功率晶体管。同时对宽禁带SiC和GaN功率半导体器件发展所面临的市场和技术挑战进行了分析与概述,并对其发展前景进行了展望。     

基于Ag/SiNWs肖特基势垒二极管的I-V温度特性研究

主要讨论了Ag/SiNWs肖特基势垒二极管(SBD)的I-V-T特性.常温(T=300 K)下,Ag/SiNWs SBD的理想因子为3.9,零偏压下的势垒高度ΦB为0.957 eV.在一定反向偏压(-0.1—-9 V)下,通过Ag/SiNWsSBD的反向电流(Js)随着温度(T)的升高明显增大,ln|Js|与-1000/T呈线性关系,当反向偏压为2.1 V左右时,其斜率最大为5.433.     

新型CMOS全兼容高压二级管

该新型ＣＭＯＳ全兼容高压二级管采用标准ＣＭＯＳ工艺、实现新型耐压层结构的新型ＣＭＯＳ全兼容高压横向二极管,由于采用了新型表面耐压层结构,故能在最短表面距离内实现最高的击穿电压,从而性能大幅度提高,其主要电性能参数为：击穿电压为５５０Ｖ;达到同衬底下单边平行平面突变击穿电压的９０％以上：正向压降为１．２Ｖ（I=1A时）;最大电流为５Ａ,其主要性能参数达到国际领先水平。新型CMOS全兼容高压二级管@陈星弼@叶星宁@唐茂成@王新@苏秀娣@单成国     

总剂量辐照加固的功率VDMOS器件

采用先形成P-body区再生长栅氧化层的新工艺流程和薄栅氧化层配合Si3N4-SiO2钝化层加固工艺,研制出一种抗总剂量辐照加固功率VDMOS器件。给出了该器件的常态参数和总剂量辐照的实验数据,通过和二维数值仿真比较,表明实验数据和仿真数据能较好吻合。对研制的功率VDMOS器件在X射线模拟源辐照总剂量972×103rad(Si)下,阈值电压仅漂移?1V。结果证明,工艺改善了功率VDMOS器件的抗总剂量辐照能力。     

TPBTSi配合物的绿色有机发光器件研究

利用2,2,3,3-tetraphenyl-4,4-bisthienylsilole(TPBTSi)作为发光材料,采用真空镀膜的方法制备双层器件ITO/N,bis(1-naphthyl)(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine(NPB)/TPBTSi/Mg:Ag;在此基础上,利用N'-diphenyl-N,N'-tri-(8-hydroxyquinoline)aluminum(Alq3)作为电子传输材料,以TPBTSi为发光层制备了结构为ITO/NPB/TPBTSi/Alq3/Mg:Ag的三层有机发光器件。结果表明,与双层器件相比,三层器件的发光性能得到很大提高,发光光谱谱峰位于516nm处,即TPBTSi的特征光谱,CIE坐标为(0.275,0.448),且不随电压的改变而变化。在15V的驱动电压下,器件的最大亮度和流明效率分别为7032cd/m2和0.79lm/W。     

三维BN分子及P/Al替代其sp~3键合原子的电子输运特性

利用P和Al替代三维BN分子的sp3键合原子,再通过S原子与金电极相连组成三明治结构的分子器件,并对三维BN分子及替换形成的分子器件的电子输运特性进行了模拟计算.计算结果显示:三维B6N5正和负偏压下均显示出分子开关效应.当其中心N原子(sp3键合原子)被P替代后,隧穿电流变化明显,且整个偏压区内不再具有对称性;三维B5N6的电流-电压曲线上显示出明显的负微分电阻现象,而当其中心B原子被Al替代后,电流-电压基本特性没有发生变化,只是电流有了显著的减小.     

InGaAs/InP APD探测器光电特性检测

建立了雪崩二极管的静态光电特性的自动测试系统。利用该系统对光敏面的直径为500μm的台面型InGaAs/InP雪崩光电二极管(APDs)进行测试。测试结果表明,该APD器件在90%击穿电压下的暗电流为151nA,在直径500μm的光敏面上其光响应均匀性良好。提出一种测量雪崩二极管倍增因子的方法,只需利用普通的测量电流-电压的测试仪器,就可以获得开始倍增时的光电流,从而得到APD的倍增因子。通过该方法得到的InGaAs/InPAPD器件最大倍增因子的典型值在10～100量级。     

一种具有窗口的双介质SOI耐压结构及其SOI功率器件

具有窗口的双介质SOI耐压结构及其SOI功率器件是一种用于功率器件的具有窗口的双介质层SOI耐压结构以及采用具有窗口的双介质层SOI耐压结构的SOI功率器件,其特征是,耐压层结构含有两层介质层,     

具有非准静态等离子体输运的电导调制功率器件

主研人员：李肇基　方　健　赵建明　杨　健　李学宁　闫斌等 ＩＧＢＴ等电导调制型功率器件集中了ＶＤＭＯＳ（垂直扩散ＭＯＳ）和ＢＪＴ双极结型晶体管）两者的优点，既有前者输入阻抗高、热稳定等优点，又有后者载流子注入的电调制使比导通电阻凡Ｒｏｎ降低一个数量级的优点。但由于非子在宽准中性基区的大量存贮，使关断时间ＴｏＦＦ长达数微秒，工作频率低于５０ｋＨｚ。 该器件具有非子抽出的电导调制型功率器件的非准静态离子体输运模型，对电导调制型功率器件有普遍的重要意义，适用于ＩＧＢＴ、ＭＣＴ、ＥＳＴ、ＳＩＴＨ等各种电导…     

IMPATT器件的大信号分析

在适当简化的物理模型上,借助计算机对IMPATT器件进行了大信号分析。计算给出了线性缓变DDR IMPATT器件的导纳、功率、效率等参数以及它们与频率、偏流、射频电压、串联电阻的依赖关系。     

扩散平面结反偏压下的电场分布与击穿电压

采用以结深r_j及qN_Br_j~2/ε:为归一化因子的长度和电压(N_?为衬底杂质浓度,q、ε_?的意义如常),通过简单的计算公式及程序,算出了包括各种实用扩散结的平面、边、角的耗尽层厚度,结面上电场和最大电场与结电压的关系,击穿电压与结深的关系。为便于实用,给出了与扩散工艺条件有关的量作参考的曲线族。对边、角部分的击穿电压有时可高于平面部分的击穿电压的情况,进行了物理解释。     

高压半导体器件电場的二維数值分析

本文介绍了作者们为高压半导体器件的电场分布所编制的模拟程序,此程序是从泊松方程的积分形式出发的.对高压器件模拟程序中的溢出问题提出了一个解决办法.利用此程序对横向功率MOS结构的电场分布进行了模拟分析,得到了有益的结果.显然这一研究对高压器件和高压集成电路极为有益.     

非线性补偿的低温漂低功耗CMOS带隙基准源的设计

设计了一种基于电流模式的具有非线性补偿的低温漂低功耗带隙基准电压源,在传统电路的基础上增加一个三极管和两个电阻达到对双极型晶体管的发射结电压VBE中与温度相关的非线性项的补偿。电路采用CSMC0.5μmDPTMCMOS工艺制造。该电路结构简单,在室温下的输出电压为1.217V,在?40℃～125℃的范围内温度系数为4.6ppm/℃,在2.6～4V之间的电源调整率为1.6mV/V。在3.3V的电源电压下整个电路的功耗仅为0.21mW。     

硅双极功率晶体管镇流技术的改进

从可靠性和功率增益两方面对现有硅双极功率晶体管镇流技术作了仔细分析,并提出了改进措施。结果表明,采用改进的复合镇流技术,不仅有效地防止热斑和电流二次击穿现象,提高了器件的可靠性和工作寿命,而且有助于提高器件的功率增益。     

一种用于低频微弱信号采集的通用放大器设计

采用CSMC 0.5μm 2P3M工艺设计用于低频微弱信号采集的通用前置放大器。放大器采用全差分的交流耦合-电容反馈结构,提高输入阻抗。采用PMOS伪电阻技术,高通截止点可随栅极偏压调节,适用于采集不同频率范围的低频信号。测试放大器增益为45.2 dB,高通截止点在1 Hz~10 kHz范围内调节,放大器的低通截止点为7 kHz。100~7 000 Hz范围内放大器的等效输入噪声电压为17.8μV。     

高压功率器件特性的数值分析

在求解高压功率(HV/P)器件的泊松方程与连续性方程中,将与注入和掺杂有关的因子引入物理参数模型。针对HV/P器件分析程序特有的收敛与溢出问题,采用从低电压到高电压的分段解法和归一化的模拟方法。利用此程序对HV/P器件具有场限环和场板结构的特性进行了模拟。     

高效率白色有机电发光器件研制

将磷光材料fae tris(2-phenylpyridine)iridium[Ir(PPy3)]作为敏化剂,制作了高效率的白色有机电发光器件。Ir(ppy)3和荧光染料4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-euyl)(DCJTB)共掺入4,4'-N,N'-diearbazole-biphenyl(CBP)母体中。此共掺层的厚度以及浓度影响整个器件的效率和颜色。Tris(8-hydroxyquinoline)aluminum(Alq)和2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(BCP)分别用作电子传输层和激子阻挡层,N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naph-thyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine(NPB)用作蓝光发光层和空穴传输层。器件的最大效率和亮度分别可以达到9cd／A和12020cd／m2。通过调节掺杂层的厚度以及Ir(ppy)3和DCJTB的浓度,可得到相当纯正的白光,其色坐标为(0.33,0.32),在10V到19V的范围内几乎不随驱动电压的变化而变化。