4H-SiC隧道雙極晶體管的模擬研究.pdf

1、碳化硅(SiC)以其寬禁帶、高臨界場強(qiáng)、高熱導(dǎo)率、高臨界位移能、高載流子飽和漂移速率特性等優(yōu)異的物理和電學(xué)性能成為繼Si、Ge、GaAs之后的新一代微電子器件和電路的半導(dǎo)體材料，而以SiC為材料制作的雙極器件也逐漸得到重視?；?H-SiC材料的優(yōu)越特性和NPN雙極晶體管的基本結(jié)構(gòu)，本文提出了一種新型隧道雙極晶體管(TEBT)，將NPN雙極晶體管中的發(fā)射結(jié)用MIS結(jié)構(gòu)代替，并對其基本特性進(jìn)行模擬和分析：
　　 首先對發(fā)射結(jié)金屬-

2、氧化層-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的載流子運(yùn)輸機(jī)理進(jìn)行了分析。在軟件中建立相應(yīng)模型，進(jìn)行正向及反向特性的模擬研究，為研究隧道雙極晶體管(TEBT)奠定了基礎(chǔ)。其次，在ISE TCAD軟件中建立合適的器件結(jié)構(gòu)和物理模型，通過對隧道雙極晶體管進(jìn)行直流特性的模擬，發(fā)現(xiàn)器件具有良好的直流特性，共發(fā)射極電流增益可達(dá)到45。在此基礎(chǔ)上，還研究了影響器件直流增益的一些因素：基區(qū)厚度和基區(qū)摻雜均是影響直流增益的重要因素，隨著基區(qū)厚度、基區(qū)摻雜的增大，直流增益隨之下降，

3、但對于實際器件，在減小基區(qū)厚度和摻雜的同時還會帶來器件擊穿電壓降低，基區(qū)電阻增大等負(fù)面效應(yīng)，所以在優(yōu)化整個器件結(jié)構(gòu)參數(shù)時，要根據(jù)所需折中考慮；最后介紹了器件電流增益隨時間的退化現(xiàn)象，用簡單的理論解釋了堆垛缺陷對電流輸運(yùn)的影響。
　　 利用二端口網(wǎng)絡(luò)分析和s參數(shù)模型，本文還對TEBT交流小信號特性進(jìn)行了模擬，提取了器件交流特性參數(shù)。發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的器件其特征頻率fr和最高振蕩頻率fmax相比普通器件均有很大提高。通過模擬發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)器件