pn结中的小电流过趋热效应及理论模拟计算

晶体管在耗散功率时,结温分布一般不均匀.在晶体管子管并联模型的基础上,经过实验和理论模拟计算及验证发现:结温分布不均匀时,高温区的电流密度大于低温区的电流密度;测试电流越小,高温区与低温区电流密度的比值越大,电流越集中在高温区,且集中区域的面积随着测试电流的减小而缩小,这种现象称为小电流过趋热效应.利用这一特性可以研究晶体管结温分布的不均匀性,计算结温分布的不均匀度,对半导体器件可靠性分析具有重要的意义.     

基于实际结温分布中小电流过趋热效应的验证

对于从红外热像图得到的实际的晶体管结温分布,通过热谱分析方法获得该温度分布对应的热谱曲线,进而建立了晶体管子管并联模型,并在此基础上,经过实验和理论计算证实了pn结中小电流过趋热效应存在的真实性.当结温分布不均匀时,对于通过pn结的电流,小电流比大电流更具有趋热性.即电流越小,高温区与低温区电流密度的比值越大,电流越集中在高温区,且集中区域的面积随着电流的减小而缩小.利用这一特性可以研究器件热电不稳定性,结温分布的不均匀性及不均匀度,峰值结温的估算等,这对于半导体器件可靠性分析具有重要的意义.     

基于实际结温分布中小电流过趋热效应的验证

对于从红外热像图得到的实际的晶体管结温分布,通过热谱分析方法获得该温度分布对应的热谱曲线,进而建立了晶体管子管并联模型,并在此基础上,经过实验和理论计算证实了pn结中小电流过趋热效应存在的真实性.当结温分布不均匀时,对于通过pn结的电流,小电流比大电流更具有趋热性.即电流越小,高温区与低温区电流密度的比值越大,电流越集中在高温区,且集中区域的面积随着电流的减小而缩小.利用这一特性可以研究器件热电不稳定性,结温分布的不均匀性及不均匀度,峰值结温的估算等,这对于半导体器件可靠性分析具有重要的意义.     

一种全新的基于小电流过趋热效应的峰值结温电学测试方法

It has been a scientific and technological problem in the field of microelectronics for several decades that the electrical method is used to measure the peak junction temperature of power transistors. Based on the excessive thermotaxis effect of low current, a novel electrical measurement method of the peak junction temperature is presented in this paper. The method is called the thermal spectrum analysis method of transistors, simply designated TSA （thermal spectrum analysis method）. Unlike the common method which uses a single measuring current, TSA uses multi-step currents to measure temperature-sensitive parameters. Based on the excessive thermotaxis effect of low current and the sub-transistor parallel model, the peak junction temperature and non-uniform property of junction temperature distribution are analyzed successfully.     

双极晶体管发射结电流趋热效应及其对结温测量的影响

研究了当双极晶体管芯片有源区出现热班时流经其发现结的电流的趋热行为及其对用ΔＶＢＥ法测量结温的影响,提出了一种快速判定器件有源区温度分布均匀性的办法。     

突变异质结双极晶体管中的复合效应与电流传输

建立了带有不掺杂隔离层的突变异质结双极晶体管（ＨＢＴ）模型，在热场发射－扩散（ＴＦＤ）理论的基础上，又考虑了空间电荷区中的复合效应。对ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＢＴ特性的分析表明，不掺杂隔离层虽可有效地降低导带边的势垒尖峰，提高发射结的注入效率，但也会增大空间电荷区中的复合电流。因此，在实际器件的设计和制作中，应适当选择不掺杂隔离层的厚度，以获得较好的器件特性。还给出了计算突变异质结界面处电子准费米能级不连续的公式。     

一种基于传输线理论的pn结二极管小信号模型

为了精确表征毫米波频段pn结二极管的特性,提出了一种基于传输线理论的pn结二极管小信号模型。该模型包括表征pn结的本征部分和寄生部分。以量化的pn结耗尽区串联电阻作为中间项,通过非线性传输线理论近似方法,推导出全新的pn结二极管小信号模型的拓扑结构。通过导纳参数和阻抗参数的参数解析提取方法,提取等效电路中各元件参数值。使用某磷化铟(InP)工艺线加工所得2×3μm、8×8μm、4×16μm二极管的散射参数数据进行验证。结果表明,在1～110 GHz频率范围内,不同偏压的模型仿真结果与测试结果均吻合较好,同时也能表明模型在毫米波频段内有良好的适用性。     

微波反射光电导衰退技术在InGaAs台面结器件工艺中的应用

微波反射光电导衰退法是一种非接触式的半导体材料少子寿命表征手段,本文用微波反射光电导衰减法测试了台面InGaAs光电器件制备中各单项工艺(刻蚀、腐蚀、硫化)中InCaAs样品的少子寿命分布,结果表明,离子刻蚀使得样品少子寿命降低,非均匀性增大,而湿法腐蚀能够在一定程度上修复离子刻蚀带来的损伤,损伤区域中心的少子寿命增大,寿命分布也更加均匀,硫化钝化能够进一步提高损伤区域少子的寿命,却使寿命分布均匀性变差.可见,微波反射光电导衰减法可以简单无损地得到样品少子寿命分布,对工艺改进具有重要的指导意义.     

一种利用有限元法模拟LED芯片结点温度的方法

提出了一种以有限元法估算发光二极管(LED)光源模块结点温度的方法,提出了较详细的计算步骤,最后以6只1 W大功率LED组成的光源模块为例,演示如何以实测为基础,实测与软件试算相结合来估算LED光源模块的芯片结点温度.结果证明该方法具有较好的预测性,可以用来研究LED光源模块的温度分布,从而为研究LED封装材料匹配性、系统可靠性提供一定的参照.     

用EBIC法观察InSb半导体器件中的p-n结

能够直观地\     

温度梯度对GaN热压电pn结电学性能的影响

热感应产生的极化电势可以改变压电半导体结构内的力电物理量,这在人工智能、微机电系统(MEMS)中极具应用价值.文章针对温度梯度作用下的氮化镓(GaN)压电pn结,采用二维压电半导体多场耦合方程和精确的热电物理边界条件,数值分析了温度梯度改变对GaN热压电pn结内极化强度、电势、电场、载流子分布及电流等物理场的影响.结果表明:由于温度梯度场和极化电荷之间存在耦合,热压电pn结电学性能对温度梯度高度敏感,由温度改变产生的热感应极化电荷可以有效调节该结构的开启电压和载流子传输特性,这为操控与温度相关的智能异质结器件电流传输提供了新的方法和理论指导.     

碲镉汞光伏二极管的电流与结深研究

采用Sentaurus TCAD 软件对 n-on-p型Hg1-xCdxTe红外探测器的结构进行了建模,并就结深对光伏二极管电流的影响进行了仿真和分析。结果表明,结深对电流的影响受吸收层厚度和p区载流子浓度两方面的作用。对不同波长二极管的电流随结深的变化情况进行了拟合,得出了不同波长条件下电流达到最大值时的结深大小。     

Temperature,Current, and Voltage Dependences of Junction Failure in PIN Photodiodes

A PIN photodiode having a low dark current of 1.35 nA and a high external quantum efficiency of 95.3% fabricated for a passive optical network receiver. As the current was increased under a high voltage of 38 V and a temperature of 190°C, it was observed that there is a threshold current at 11 mA which induces a junction failure. Experimental data suggest that the junction failure occurs due to the crystal breaking at the end facet as a result of thermal heat or energetic carriers. This threshold behavior of junction failure is a valuable observation for the safe treatment of photodiodes. As long as the current is limited below the threshold currents, we have not observed failure events of our photodiodes.     

功率LED结温和热阻在不同电流下性质研究

通过对不同驱动电流下各种颜色LED结温和热阻测量,发现各种颜色LED的热阻值均随驱动电流的增加而变大,其中基于InGaN材料的蓝光和白光LED工作在小于额定电流下时,热阻上升迅速;驱动电流大于额定电流时,热阻上升速率变缓。其他颜色LED热阻随驱动电流变化速率基本不变。结温也随驱动电流的增加而变大。相同驱动电流下,基于AlGaInP材料的1W红色、橙色LED的结温要低于基于InGaN材料的蓝色、绿色、白色LED的结温。分别用正向电压法和红外热像仪法测量了实验室自制的1 mm×1 mm蓝光芯片结温,比较了两种方法的优缺点。结果表明,电学法测量简单快捷,测量结果可以满足要求。