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1、总第卷年第期才匕京打工业大学学报关于结正向大注人特性王以铭无线电电子学系摘要,通过计算多数载流子准费密能级的降落得到比较严格的边界条件和一犷特。,,性数值计算结果表明当高阻区宽度附与有效扩散长度的比值较小时,,厂特性大致符合。犷的规,平乏一律而当研较大,厂,,劣时一特性与此完全偏离找不出符合此规律的范围甚至难以表达为,。厂几的形式一一一亏,一一一一,。一,,叭州细一。,,。一,,之元。本文于年月。日比到北京工业大学学报年总第卷第期一、引言’’。,结的正向注入电流电压特性是一个没有完全解决的问题“多年来在这方—【’。,面一直开展了不少的理论研究
2、工作一为了得到结的一厂特性需要求解连续性〔”。。,方程和泊松方程在小注入条件下合理的物理近似足以使方程组能够在一定的边界。。条件下简单地求解由此得到小注入条件下的扩散电流厂理论与绪,,二极管的实验测量结果完全相符对于硅二极管在很低注入下以复合电流为主。,犷但是在一厂曲线上仍能找到显示小注入扩散电流特性的一个范”,。围一,大注入条件是指注入的少数载流子浓度已经可以与多数载流子相比较在极限情况下超〔合’‘’。,过多数载流子与小注入相比大注入条件将引起一些不同由于势垒区附近的,干”两种载流子浓度可相比拟连续性方程中应该用双极输运系数高阻区我们讨论,
3、,,结即尸型区内电塌不再能够忽略亦即除了考虑扩散外还必须包括漂移简单的。,二,,。,。边界条件厂不再成立需耍用严格的边界条件其中第点,。,。容易做到第点在大注入极限下也可以实现但是确定边界条件是一个困难的问题〕。,,,,“常见的理论都是假定多数载流子电流为零对于结即假定在整个型区,。由此得到大注入下的扩散电流劣然后求外加正偏压厂在势垒区和型区的压降。,厂对于窄基区晶体管发射结以及复合可以忽略的情况这个近似还是可以用。,,。,的但是对于一般的结这个近似显然有问题功率器件往往在大注入条件下应用,。,,对于硅功率器件不能忽略多数载流子电流实际上从硅
4、户结正向特性的实验曲线来看,,电流取对数坐标在从斜率为创的线性段到欧姆电阻段的过渡区中很难找到斜率’。为的特性范围,。本文将不作忽略多数载流子电流的近似从而可以得到比较严格的边界条件我们引入,。多数载流子准费密能级君在型区的降落△君它反映了上述近似引起的误差第二节。,中给出理论所需的一般公式第三节中导出△二所满足的方程组其中关键的参数是高阻。。川计算机解出。,。区宽度班与有效扩散长度之比△荟结果表明在不的一定范,,,,。围内一犷曲线符合特性但是超出这个范围将完全偏离这种特性结。果和讨论在第四节给出二、一般公式。,,我们讨论不对称掺杂的突变结结
5、当增加正偏压厂时高阻型区一侧出现大,。。注入情况而低阻型区仍是小注入于是只需要讨论型区电子和空穴电流密度为甲一又产气夕一口石丁口汤王以邻关于结正向大注人特性,二一。。,,。二一。。,擎弄,、、,、,、、,、,这里叮拼分别是两种载流子的浓度迁移率和扩散系数是电。。踢强度各个量都是指型区中的量。二,,可在式和之间消去井利用准电中性条件得二一,二十,。’擎丛拼,工,,柱‘对于大注入结与注入型区的电子电流相比注入型区的空穴电流和势垒区复合电流可以忽略。于是稳态情况下的电流密度为··,,。二一。一卜鑫】。,,坐标的取法如图这里已经用到了大注入极限条件即
6、在势垒区两侧两种载流子浓度近。,似相等为了得到需要求解连续性方程二一戈一工迎之一,。。、,,,其中是载流子净复合率假定迁移率召拼与位置无关井利用电流连续性条件经,最过一些运算后在稳态情况下得到。丈声一二“一一其中,。、,十,,根据一一关于间接复合的理论在大注入条件下,‘。砂和分别是小注入下作为少数载流子的空穴和电子的寿命由此解出”‘”。·’一““’一一去。,,。是电子的平衡浓度△武是在处注入的电子浓度是有效扩散长度。,了丫三、边界条件。十,’现在的问题是确定边界条件由于在型区是小注入可以认为型区内电子准费密。,能级乡是水平的一般假定准费密能级
7、在势垒区为常数欧姆接触处载流子浓度为其平衡邻北京工业大学学报年总第卷第期。,,,劣值如果假定空穴准费密能级君在型区也是水平的如图所示即假定,二便可以得到边界处有一。。,井一各,‘、,〔」一一粉·”’一咨笼争于是电流密度‘一,一鲁毅衬,,一二,在一般情况下芸在型区不是水平的而是自边界到接触处附,。逐渐向下倾斜如图所示设鑫在型区的降落为图△彭君一奋不厂于是在边界处应该有,。一。·,厂一△二”〔,。、一二一么刁「厂·“、产一“‘、尸一万王万布下一一一‘‘、二电流密度‘厂,一△荟一戈」由准费密能级的定义可以得到戈△“一,拼,由式和可得,。劝一,一二义
8、其中召拼十尸,,,将式代入经过一些运算最后得到王以拐关于结正向大注人特性一,。,△￡一应了不“拼△飞丛、一一日一尸丁一一了一下下了万二石牙万万一丫干一户、乙“一气拼
