不同外延层厚度下,SiC SBD正向伏安特性的变化趋势。РSiC SBD的基本原理和结构Р器件仿真的物理模型Рa. 载流子连续性方程(求解半导体器件各处载流子浓度)Р ?(R为电子和空穴的复合几率均,q为电子电荷, 为电子的电流密度)Рb. 载流子的输运方程(计算电子和空穴的电流密度)? ?( 为电子的迁移率, n为电子的浓度, 为电子的准费米势) РC. 泊松方程? ? ?( 为受主浓度, 为电离的施主浓度,ε为介电常数)РSilvaco仿真分析РSiC SBD仿真流程Р定义结构Р材料参数及模型Р数值计算方法Р获取特性РSiC SBD器件结构的建立Р初始化网格Р定义区域?和材料Р定义电极Р描述掺杂РSiC SBD 结构图Р见下页РSilvaco仿真Р其中红色区域为衬底,掺杂浓度为1×10 ,厚度为8um;蓝色区域为外延层区域,掺杂浓度为5×10 ,厚度为12um。顶部两边浅绿色为P+保护环,掺杂为5×10 ;顶部中间区域为肖特基结区域。Р仿真的结果和分析Р正向仿真结果Р从此图可以看出,?正向开启电压大约?为1.2V,完全符合SiC SBD?的正向特性Р仿真的结果和分析Р不同外延层掺杂浓度下的正向伏安特性Р通过此图可以看出,外延层的掺杂浓度对SiC SBD的正向伏安特性基本上无影响。原因是电子的扩散长度远大于外延层厚度。实际上此时,衬底的掺杂浓度对饱和电流的影响远大于外延层浓度的影响,所以三条线才会重合。Р仿真的结果和分析Р不同外延层厚度下的正向伏安特性模拟Р(b)d2=7umР(c)d3=12umР(a)d1=2umР由上面的三个图可得外延层厚度变大,电流减小,这是由于势垒区在外延层内部,当外延层的厚度增加时,正向电流取决于外延层浓度和衬底浓度,而且外延层的掺杂只是略高于本征时的掺杂,所以随着外延层厚度的增加,碳化硅肖特基二极管的电阻必然会增加。因此,正向电流也随之下降。
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