Генерационно-рекомбинационные процессы с участием глубоких уровней в кремниевых силовых транзисторах

• Автор: Сомов, Андрей Ильич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 135 с. : ил.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ' ПО ФИЗИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМ В МОДЕЛЯХ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
1.1 Моделирование биполярных транзисторов. Классы моделей
1.1.1 Аналитические модели
1.1.2 Модели эквивалентных электрических цепей
1.1.2.1 Модель Эберса-Молла
1.1.2.2. Метод управления зарядом
1.1.2.3 П-образная модель, или малосигнальная модель
1.2. Проблема лавинной ионизации
1.2.1 Лавинный пробой
1.2.2 Микроплазменный пробой
1.2.3 Влияние глубоких уровней на вероятность запуска микроплазменного пробоя
1.3 Постановка задачи
2. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕНОСА В БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С УЧЕТОМ РЕКОМБИНАЦИОННЫХ-ГЕНЕРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ОБЛАСТЯХ
ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА
2.1 Алгоритм учета рекомбинационно-генерационных процессов в транзисторе
2.1.1 Феноменологическое описание тока эмиттера
2.1.2 Феноменологическое описание тока коллектора и тока базы
2.2 Моделирование рекомбинации в резком р-п переходе
2.2.1 Рекомбинационные процессы в ОПЗ перехода. Выражение для максимального потока рекомбинации

2.2.2. Сопоставление аналитических выражений и результатов численного
расчета для тока рекомбинации в резком переходе
2.3 Расчет рекомбинации и рекомбинационного тока в линейном переходе.
2.3.1 Распределение поля и потенциала в области пространственного заряда
2.3.2 О зависимости контактного потенциала от приложенного напряжения
2.3.3 Результаты численного моделирования ОПЗ линейного перехода
2.3.4 Расчет рекомбинационного тока в линейном переходе
2.4. Механизмы, формирующие ток коллектора
2.4.1 Влияние плавного распределения примеси на дифференциальный
показатель наклона тока коллектора
2.5 Выражение для коэффициента передачи биполярного транзистора с
глубокими центрами
Вывод к части
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОЦЕССОВ РЕКОМБИНАЦИИ В ЭМИТТЕРНОМ ПЕРЕХОДЕ НА РАБОТУ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА НА ПРИМЕРЕ 808АМГМ
3.1 Образцы для исследования
3.2 Анализ профилей распределения мелких примесей вблизи р-п переходов
3.2.1 Экспериментальная установка для метода вольт-фарадных характеристик и методика вычисления профилей концентрации
3.2.2. Обсуждение результатов вычисления профилей распределения примесей
3.3 Экспериментальное исследование тока эмиттера и тока коллектора транзистора 808АМ/ГМ в рабочем режиме
3.3.1 Схема экспериментальной установки и методики измерений

3.3.2 Разделение коллекторного тока на диффузионную и генерационную составляющую
3.3.3 Зависимость тока коллектора и тока эмиттера от напряжения на переходе эмиттер-база. Семейство температурных характеристик. Предварительные выводы
3.4 Исследование зависимости тока прямосмещенного р-п перехода от температуры
3.4.1 Разделение токов рекомбинации на составлящие при помощи приведенной скорости рекомбинации
3.4.2 Термоактивационный анализ токов рекомбинации и диффузии
3.4.3 Обсуждение результатов термоактивакционного анализа
3.5 Зависимость тока базы от температуры и напряжения на змиттерном переходе. Сравнительный рекомбинационный анализ токов базы и эмиттера
3.5.1 Равенство тока рекомбинации в ОПЗ и тока базы
3.5.2 Термоактивационный анализ экспериментальной зависимости тока базы от температуры
3.5.3 Сопоставление результатов рекомбинационного анализа эмиттерного и базового токов
3.6 Анализ тока рекомбинации транзистора в инверсном режиме
3.7 Моделирование передаточной характеристики. Сопоставление с
экспериментом
Вывод к части
4.' ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЛУБОКИХ ЦЕНТРОВ В КОЛЛЕКТОРНОМ ПЕРЕХОДЕ НА ФОРМИРОВАНИЕ ТОКА. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОПЛАЗМЕННОГО ПРОБОЯ В КОЛЛЕКТОРНОМ ПЕРЕХОДЕ
4.1. Схема установки измерения обратной вольт-амперной характеристики с участком пробоя

Уз =-г~

сЫШв /Ц)
1РС +1&п _ д | *ри
(2.55)
(2.56)
РС РС
1) Лавинное умножение учитывается умножением у3 на коэффициент лавинного умножения М.
2) В случае нескольких ГЦ следует ]гес заменить на - суммирование
по всем ГУ.
3) Данная модель неприменима для высокого уровня инжекции.
Ниже приводятся выражения для плотностей токов, используемых в (2.54-2.58) [75].
В случае резкого эмиттерного р-п перехода

2 кТ
ч иеЬ ч(ик -С/)
С„СР", ехР+ сп", + сррх
(2.57)
где ¥ - толщина эмиттерной ОПЗ.
В случае линейного р-п эмиттерного перехода [77]
{ик-иеЬ)1ик}спсрп]

2 кТ
-ил)Шк’ + с„и, +срР]
ч(ик -ил)
Диффузионные составляющие:
г"£ + 1 РЕ
- + (//) —-сЛ Ц РЬР
^р J

Ток генерации в коллекторном переходе.
V = ЧМ у
е'е*
п р
е„ +ё
,хт,
(2.58)
(2.59)
(2.60)
где IV - толщина коллекторной ОПЗ.
Как видим, данная модель позволяет рассчитать поведение коэффициента усиления как функцию от приложенного напряжения, выразить ток базы как функцию параметров ГЦ, установить температурную зависимость коэффициента передачи и определить темповой ток коллекторного перехода. На основе этой модели в Главе 3 предлагается ряд методик по определению параметров ГЦ из передаточных характеристик транзистора и их зависимости от температуры.