Численное моделирование кремниевых многослойных структур и разработка пакета программ для проектирования диодов и тиристоров

• Автор: Ростовцев, Игорь Львович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1989
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Физические особенности работы мощных полупроводниковых структур .

1.2 Методы численного моделирования характеристик

полупроводниковых структур .

1.3. Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. УРАВНЕНИЯ ПЕРЕНОСА НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУРАХ .

2.1. Квазигидроданамическое приближение для описания

процесса переноса носителей заряда в полупроводниковых структурах

2.2. Уравнения переноса и соотношение Эйнштейна в полупроводниках в условиях сильного электроннодырочного рассеяния
2.3. Эффекты сильного и неоднородного легирования
2.4. Влияние эффектов сильного и неоднородного легирования на перенос носителей заряда в полупроводниковых структурах . 4
2.5. Выводы к главе 2
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННЫЙ АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
УРАВНЕНИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СТРУКТУРЫ
3.1. Уравнения математической модели полупроводниковой
структуры
3.2. Разностная схема
3.3. Пакет програш дая численного моделирования силовых диодов и тиристоров .
3.4. Выводы к главе 3
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК СИЛОВЫХ ДИОДОВ И ТИРИСТОРОВ
С ПОМОЩЬЮ ЧИСЛЕННОЙ МОДЕЛИ .
4.1. Введение
4.2. Анализ вклада нелинейных физических эффектов в прямую ВАХ СПП
4.3. Анализ вклада нелинейных физических эффектов в переходный процесс восстановления рпп структуры
4.4. Численное моделирование процесса выключения мощных тиристоров .
4.5. Численное моделирование статической вольтамперной характеристики диода Шоттки .
4.6. Выводы к главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
ЛИТЕРАТУРА


Установлен эффект немонотонной зависимости прямого падения напряжения ка диоде Шоттки от уровня легирования базового слоя. Предложено качественное объяснение этого эффекта, подтвержденные детальными численными расчетами. Практическая ценность. Разработанные программы объединены в пакет "Исследование”, позволяющий рассчитывать совокупность статических и динамических характеристик указанных выше силовых приборов. Пакет программ "Исследование" прошел апробацию и внедрен на предприятиях подотрасли ПО "Преобразователь" (г. Запорожье), СКТБ ПТ (г. Ставрополь), а также в ФТИ им. А.Ф. Иоффе (г. Ленинград). Всесоюзная научно-техническая конференция "Основные направления в области развития технологии, конструирования и исследования силовых полупроводниковых приборов", г. Молодечно, год. Всесоюзная научно-техническая конференция "Создание комплексов электротехнического оборудования высоковольтной преобразовательной и сильноточной электроники", г. Москва год. Республиканская конференция "Численные методы и средства, проектирования и испытания элементов РЭА", Эстонская ССР, г. Тал-линн! Школа-семинар "Математическое и машинное моделирование в микроэлектронике", Литовская ССР. Паланга год. Нагчкке. О соотношении Эйнштейна в полупроводниках в условиях сильного электронно-дырочного рассеяния". ФТП, т. Вып. Мнацакановым Т. Т., Филатовым Н. Исследование влияния нелинейных физических эффектов на вольт-ашерную характеристику кремниевых многослойных структур с помощью исследования на ЭВМ". Радиотехника и электроника. Вып. Мнацакановым Т. Т., Филатовым Н. Исследование численного алгоритма моделирования мощных полупроводниковых структур в проводящем состоянии". Электронное моделирование, г. I, стр. Мнацакановым Т. Т., Филатовым Н. Эффективный алгоритм физико-топологического моделирования биполярных полупроводниковых приборов с учетом совокупности нелинейных эффектов сильного легирования и высокого уровня ин-жекции. Изв. Мнацазсановым Т. Т., Филатовым Н. Investigation of the effect of nonlinear physical phenomena on charge carrier transport in semiconductor devices. Solid State Electronics, vol. Iff 6, p. Мнацакановым Т. Т., Филатовым Н. Обобщенные уравнения переноса носителей заряда в биполярных полупроводниковых структурах, учитывающих совокупность эф-фектов сильного легирования и высокого уровня инжекции. В сборнике тезисов докладов конференции "Численные методы и средства проектирования и испытания элементов РЭА", г. Таллинн , стр. Одна из важнейших задач, стоящая перед силовой полупроводниковой электроникой, заключается в создании мощных полупроводниковых приборов, обладающих совокупностью оптимальных электрических характеристик. Решение этой задачи возможно лишь на основании последовательного описания и учета физических процессов, определяющих работу мощных полупроводниковых структур. Существенной особенностью работы приборов мощной электроники, отличающей их от приборов микроэлектроники является необходимость обеспечить прохождение больших токов через структуры, способные блокировать высокие напряжения. Физически это приводит к тому, что базовые слои мощных приборов, отличающиеся низким уровнем легирования, при прохождении прямого тока обогащаются неравновесными носителями заряда, концентрации которых на 3-4 порядка превышают их равновесные значения. В этих условиях существенное влияние на перенос неравновесных носителей заряда начинают оказывать нелинейные эффекты, определяемые взаимодействием подвижных носителей заряда друг с другом. В наиболее распространенном материале кремнии наиболее существенными с этой точки зрения физическими явлениями оказываются электронно-дырочное рассеяние (ЭДР) и Оже-рекомбинация. Следует также отметить, что в сильнолегированных слоях полупроводниковой структуры существенное влияние на перенос носителей заряда оказывают эффекты сильного легирования: сужение ширины запрещенной зоны полупроводника (СЗЗ), снижение кинетических коэффициентов и времен жизни подвижных носителей заряда с ростом уровня легирования слоев.