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如何如何半导体器件中载流子动力动力

作者刘刘

2018年年12月27日

载流子动力在半导体的的行为和频率响应中起着重要作用作用。本本本文文文我们我们我们我们^®软件的附加附加附加附加半导体模块中的两两整流器整流器模型演示如何如何模拟效应效应效应

半导体半导体模块中整流器整流器整流器整流器

自comsol多物理学^®5.4版本起，comsol案例库案例库提供了两整流器整流器整流器

即向通过的电流来来来模拟，即即从零开始零开始线性增加增加到到到到到持续持续稳定稳定的的的的峰值电流电流。在在在在指定指定指定输入时段时段时段时段漂移区域积累的电荷载使二极管导通所的的有限有限

反向教程使用一个更复杂复杂复杂复杂复杂的，该该^®更总电路，更更地地模拟负载和续流二。。该该模型模型还还包含包含带隙带隙带隙和变窄和和载流子流子散射散射散射对于了大量，二极管二极管施加电压后的时间仍正向正向偏置模式

正向恢复

正向向模型Baliga编写编写编写书书参考参考1，p242）中中器件模型建立的。。该该结构结构该该80 um，基底n掺杂5e13/cm³，外部n n掺杂p掺杂掺杂的的的峰值峰值1E19/cm³PIN整流器电流整流器整流器整流器具有恒定的1E9、2E9和1E10A/cm²/s，其100A/cm²。

使用带截断斜坡函数指定输入电流。为了帮助解器，使用，使用事件接口标记在斜坡（吨）结束时电流斜率的，如的突然屏幕屏幕截图所所

显示用模拟中的载的显式设置的屏幕截图
使用事件接口接口施加发生突变的的时间半导体半导体研究步骤求解作为以下瞬态步骤的初始条件条件

设置设置正向恢复

为了与物理保持保持保持，瞬态瞬态研究对应于对应于实际初始初始状态的的初始初始初始初始条件条件开始开始。。在正向情况的恢复的恢复情况电势和是预先未知，因此预先未知需要求解稳方程来来计算。。在在在关闭关闭关闭关闭状态状态，系统半导体半导体研究步骤。参阅上中的的的的研究的。。该步骤的结果将自动用作下一一步研究研究的

为了获得好精度，瞬态瞬态研究步骤相对相对容差容差设置设置1e-5。

引脚二极管的正向恢复

下图左了种电流斜坡速率的器件的的演变演变。右图显示显示了了了在在在电流电流电流电流斜坡斜坡为斜坡为斜坡为斜坡为为斜坡斜坡斜坡为²/s时时选定时间点电子浓度。它们表现如的那样典型的典型典型典型典型，即典型典型典型典型典型典型的典型的的的的参考参考15.30和图5.31非常非常非常非常吻合

左：正正的初始峰值。：漂移区漂移区的的积累电子积累积累

反向恢复

反向恢复基于参考参考1p256的另器件模型近似文献参考文献文献，假设参考，假设初始线性初始线性电流，器件电流斜坡斜坡，器件斜坡斜坡电流电路接口对二极管电感负载进行，该进行负载用描述电流和电压的行为行为

该并联的，但并联电压源但但步骤中一只激活一一个个。。一个个电压源用电压源用于于于导通导通导通于全局全局节点，用于提高使用因的定义变量的数值数值，如的的的数值的

全局全局设置窗口的屏幕。
在电路接口中全局全局节点节点提高数值稳定性

使用半导体接口接口了了个个长度长度80 um和和横截截截面积面积面积面积面积²的的，fletcher迁移率迁移率迁移率迁移率slotboom带隙带隙变窄shockley-Read-Read-hall复合复合复合重要物理效应效应。使使使迁移率迁移率半导体材料节点设置窗口窗口迁移率迁移率部分的菜单为为需需的模型（本例例例中例例例例例例本例例例弗莱彻迁移率模型子子。参见下面的的屏幕

半导体半导体模型设置屏幕截图截图
必须必须半导体材料节点节点迁移才能使使其