MOSFET击穿特性的二维数值模拟

0引言 MOSET中产生击穿的机构有漏源击穿和栅绝缘层击穿。其中漏源击穿电压是由漏一衬底的PN结雪崩击穿电压与穿通电压两者中的较小者决定的。本文对漏源击穿运用MEDICI二维器件模拟软件进行分析。     

p-n结的隧道击穿模型研究

建立了抽象化的理论模型对p-n结隧道击穿机理进行定量研究,在理论模型的基础上探讨了电子势垒的形状以及势垒形状随外加电压的变化,并进行定量计算,得出隧穿电压随杂质掺杂浓度的变化规律。所得结论与硅、锗p-n结实验数据相吻合,证明了所建立的理论模型在定量研究p-n结的隧道击穿中的合理性与实用性。该理论模型对研究一般材料或器件的隧道击穿具有重要的借鉴意义。     

用激光制造Si太阳电池的p-n结

美国麻省理工学院林肯实验室最近研究成功了利用激光制作p-n结的方法(Electronics,June 16,1981,pp.39—40)。这种方法非常简单,用一步工序就可作成p-n结,而且设备简单,容易实现连续自动化,所以适用于制造Si带状晶体等太阳电池。制     

通用二维波导模式数值计算方法及其应用

给出了一种通用精确的二维光波导模式有限差分数值计算方法，在处理波导边界时采用了无穷边界（导数为零）或消逝边界（场为零）在波导内部两种介质的界面处采用了电磁场边界条件，这样可得到标准的本征方程，允许不同波导层采用不同的差分间距，但同一波导要求采用均匀剖分，该方法适用于任何形式的波导。作为应用，文章对金属包层多量子阱光波导的模式双折射特性做了理论分析。     

二极管击穿电压的数值计算

本文以与实验结果符合得最好的R.V.Overstraeten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掺杂浓度的关系.在此基础上得到了非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算结果符合的程度更加令人满意.     

二维信号Wigner分布的数值计算

Wigner分布函数作为一个同时表达空间 频率变量的函数 ,在光学领域中有着广泛的应用。提出了二维信号Wigner分布函数的数值计算方法 ,并模拟了一些二维实信号 (圆孔 ,圆环和方孔 )的Wigner分布函数     

用二维全息图实现三维彩色显示

汉城国家大学的研究人员使用一组六全息图，研制出一种由相对轻巧、廉价的元件组成的三维彩色显示器。三维显示器能最终显示在环境、艺术、医疗和军事等领域使用的任何动态数据。自动立体系统有60cm长，包括红、绿、蓝激光二极管，液晶空间光学调制器和投影透镜。该系统在左、右眼产生的图像略微不同，从而形成三维视觉效应。     

场控P-N结击穿特性

本文通过对典型场控P-N结结构的分析,给出硅突变结击穿电压(BV_R)与覆盖在结上面的场绝缘层介质类型(K_i)、介质厚度(d)、场板偏压(V_F)、平带电压(V_(FB))、衬底杂质浓度(N_B)、结曲率半径(r_i)等参数之间的定量关系表达式.实验表明.实际测量的数据与用本文中公式所计算的结果符合得很好.预示,用同样的方法,也可以推导出场控缓变P-N结的击穿电压表达式.     

用二维简化模型计算连续波HF化学激光器特性

利用二维流体力学简化模型求解两股平行流的扩散混合和化学反应问题,得到连续波HF化学激光器谐振腔中气流混合界面,不同振动能级的HF活性分子浓度及小信号增益曲线。     

高压扩散结雪崩击穿参量的解析计算

本文采用特定的指数函数分布近似首次求得了理想高压扩散结雪崩击穿参量的解析表达式.计算结果与V.A.K.Temple和M.S.Adler的数值结果相当一致,大大优于沿用至今的单突与线缓分布近似计算结果.这一方法不仅可用于指导与评价JTT的分析与设计,还可用于现代功率器件的穿通分析与设计、扩散结势垒电容的解析计算等.     

PN结二极管散粒噪声测试方法研究

针对散粒噪声难以测量的特点,提出了一种低温散粒噪声测试方法。在屏蔽环境下,将被测器件置于低温装置内,有效抑制了外界电磁波和热噪声的干扰,采用背景噪声充分低的放大器以及偏置器、适配器等,建立低温散粒噪声测试系统。应用该系统对PN结二极管进行散粒噪声测试,得到了很好的测试结果。     

通过倾斜多晶硅p-n结光电器件提高光电转换性能

本研究针对多晶硅p—n结光伏器件开展工作。基于倾斜光电转换器件的思想^[1]，倾斜本研究采用的光电转换器件使入射光线与器件表面法线成75度的夹角，从而使红外光在器件内形成多次全反射。这种内部全反射增加了光在器件内的光程，使得光在器件内的吸收得以增加。从采光的角度上发现，倾斜多晶硅光电转换器件可使器件的光电转换效率提高15％。此外，还发现了由倾斜器件造成开路电压稍微减小的现象并给予了解释。     

Study of Dopant Redistribution at the Substrate-Source/Drain p-n Junction of Nanoscale MOSFET During Progressive Breakdown

During the evolution of dielectric breakdown (BD) in MOSFETs, the substantial localized temperatures (which could exceed the silicon melting point) in the vicinity of the BD spot may cause dopants at the source/drain (S/D) to be redistributed (IEDM Tech. Dig., p. 717, 2004; IEEE Proc. IPFA, p. 131, 2005). The preliminary study of dopant redistribution based on the diode current-voltage (I-V) characteristics at the substrate-S/D p-n junction of a BD MOSFET was presented by Lim (IEEE Proc. IPFA, p. 131, 2005). The post-BD MOSFET diode current measured in the reverse bias as well as the low-voltage region of the forward bias was found to increase significantly as progressive BD evolves. The simulation results associated with the dopant redistribution are in good agreement with the experimental measurements. This confirms that the dopant redistribution is one of the dominant mechanisms responsible for the change in the post-BD MOSFET diode I-V characteristics. In addition, the dopant redistribution in a large-area long-channel BD MOSFET is found to be a function of BD location. However, the BD location dependence of the dopant redistribution will vanish in a "narrow" short-channel BD MOSFET     

由等价掺杂转换理论得到非对称线性缓变P-N结的击穿特性

基于等价掺杂转换理论的应用,得到了解析计算非对称线性缓变P-N结击穿特性.由于非对称线性缓变P-N结是单扩散P-N结的一个恰当近似,因而,研究其击穿特性可以更好地理解和设计功率器件P-N结的终端结构.运用等价掺杂转换方法的基本理论得到了不同扩散掺杂梯度和衬底浓度组合系列的击穿电压.研究了最大耗尽层宽度在扩散侧和衬底侧的扩展,给出了它们随扩散掺杂梯度和衬底浓度组合的变化而出现的不同特点.本方法预言的最大击穿电压较之单纯的突变结和对称线性缓变P-N结更接近文献报道的结果,显示了等价掺杂转换理论的理论计算非对称线性缓变P-N结击穿电压的有效性.     

由等价掺杂转换理论得到非对称线性缓变P-N结的击穿特性

基于等价掺杂转换理论的应用,得到了解析计算非对称线性缓变P-N结击穿特性.由于非对称线性缓变P-N结是单扩散P-N结的一个恰当近似,因而,研究其击穿特性可以更好地理解和设计功率器件P-N结的终端结构.运用等价掺杂转换方法的基本理论得到了不同扩散掺杂梯度和衬底浓度组合系列的击穿电压.研究了最大耗尽层宽度在扩散侧和衬底侧的扩展,给出了它们随扩散掺杂梯度和衬底浓度组合的变化而出现的不同特点.本方法预言的最大击穿电压较之单纯的突变结和对称线性缓变P-N结更接近文献报道的结果,显示了等价掺杂转换理论的理论计算非对称线性缓变P-N结击穿电压的有效性.     

BDJ光探测器的温度特性及其温度校准研究

掩埋双pn结(BDJ)光探测器的波长及光谱响应度定标曲线与温度有关,因此在环境温度发生变化时需要对器件的定标曲线进行温度校准,以提高器件测量波长和光功率的精度.文章对BDJ光探测器的温度特性进行了研究,在不需要另外附加温度传感器的情况下,直接利用BDJ自身的浅结测量温度,通过matlab编程,能够插值计算出某温度下的波长及光响应度定标曲线,能有效地消除环境温度变化对波长及光功率测量的影响,使器件更具有实用性.数值分析结果表明,经温度校准后,波长及光响应度定标曲线的误差均在5%以内.     

Operation of p-n Junction Photodetectors in a Photon Flux Integrating Mode

A technique for operating a p-n junction photodiode in a photon flux integration mode is described. In this mode the p-n junction is charged to a reverse voltage (less than its breakdown voltage) and then open-circuited. The voltage across the junction, with zero incident illumination, will decay at a rate that is independent of junction area. Time constants in the order of seconds may be achieved with silicon planar structures at room temperature. Under illumination, the rate of decay of charge depends linearly on the intensity of the incident illumination, so that the total charge removed is proportional to the time integral of illumination. Operation of p-n junction photodiodes is analyzed for this mode and boundary conditions are established. A practical structure utilizing this mode of operation is discussed. This structure makes use of the nearly ideal switch characteristics of an insulated gate field-effect transistor to periodically sample a photodiode. Advantages offered by this device structure include 1) linear dependence of signal charge on light intensity over several orders of magnitude; 2) electronically controllable sensitivity; 3) ease of integration into arrays for image sensing.     

双掺杂单结型p-n结空间电荷区静态特性理论及其实用

用一新的工艺解析模型求得双掺杂单结型p—n结空间电荷区静态特性的一般理论。基于对C—V曲线之“∫”形陡变区的定量分析,阐述了该理论在电调变容管中的实用结果,还给出器件的优化设计考虑。     

等价掺杂转换理论预示扩散 -外延穿通P-N结的击穿电压和击穿峰值电场强度

基于等价掺杂转换理论的应用 ,得到了解析计算扩散 -外延穿通 P- N结击穿电压和击穿峰值电场强度的一系列结果 .介绍了等价掺杂转换方法的基本理论 ,然后运用该理论得到了用于低压功率器件优化设计的系列击穿电压和击穿峰值电场强度计算公式 ,并正确地预示了最大击穿电压和击穿峰值电场强度的位置 .理论结果显示出与以前的数值分析结果很好的一致性