功率GaAs MESFET小信号等效电路模型的参数求解

采用非本征元件的本征元件参数函数的自变量的方法,求解金属肖特基势垒场效应晶体管小信号等效电路模型,并采用相对误差来构建目标函数,以场应应晶体管在零偏置状态的非本征元件值作为初值,通过优化求得的了热场效应晶体管状态的本征元件值,该方法具有收剑快,精度高和效率高的优点,便于移植到微波器件计算机辅助设计和模拟软件中。     

α-In2Se3修饰的多层MoS2记忆晶体管的光电协控阻变特性研究

记忆晶体管将忆阻器和场效应晶体管结合起来,这种结构能够引入多端口控制,对于丰富存储器的调控手段具有重要的意义。使用微机械剥离法依次转移了多层MoS₂和α-In₂Se₃,搭建了以α-In₂Se₃作为修饰的MoS₂记忆晶体管,并对其在电场、光场和光电协同控制下的阻变特性进行了研究。实验结果表明,器件表现出单极性阻变特性并且能够在128个循环和10⁴ s的时间内保持良好的耐久性,器件受栅极电压和单色光照调控效果明显,在电场和光场的协同控制下可以实现开关比在1.8×10¹～4.2×10³的范围内变化。其阻变机理可以归因于多层MoS₂中缺陷捕获载流子对肖特基势垒的调制和氧离子焦耳热梯度填补S空位对沟道电导的调制。     

超高真空CVD选择性外延锗硅及其电学特性

为了满足高性能的红外探测要求，以高品质硅基器件研制了选择性外延锗硅肖特基二极管.利用低温下锗硅材料在二氧化硅表面成核需要一定时间的特点, 采用超高真空化学气相沉积（UHV-CVD）技术，550 ℃下，在硅光刻窗口处，选择性生长了锗硅外延层.由此技术生长的锗硅材料制作了硅基肖特基二极管原型器件，并研究了该二极管器件的电流 电压特性曲线.结果表明，与传统方法制备的非选择性外延锗硅肖特基二极管相比，该二极管器件可以避免在确定有源区后再经受高温处理,简化了器件制作工艺, 该二极管反向漏电流低2～3个数量级，具有优良的器件电学特性.     

碳化硅MOSFET电路模型及其应用

建立了新颖的碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管等效电路模型．在常规碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管等效电路模型的基础上,引入了栅极氧化层泄漏电流模型和PN结的泄漏电流模型,并用能够反映碳化硅／氧化层界面特性的迁移率模型替换常规碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管电路模型中的常数迁移率．有关文献的实验数据验证了所建立的碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管电路模型的准确性．与常规碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管电路模型相比,文中的电路模型能较为准确地模拟出碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管的氧化层泄漏电流和短路失效现象．另外,该模型还可以用于讨论碳化硅／氧化层界面陷阱对工作在短路状态下的碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管特性的影响．     

基于超结结构的肖特基势垒二极管

在功率半导体器件中,高的反向击穿电压和低的正向导通电阻之间的矛盾关系是影响其发展的主要因素之一,选用超结结构替代功率半导体器件中的传统电压支持层能够有效缓解这一矛盾关系。该文设计和实现了一种超结肖特基二极管,其中的电压支持层采用P柱和N柱交替构成的超结结构。在器件的制作方面,选用成熟的单步微电子工艺,通过4次N型外延和4次选择性P型掺杂来实现超结结构。为便于对比分析,设计传统肖特基二极管和超结肖特基二极管的电压支持层厚度一致,且超结结构中P柱和N柱的杂质浓度均和传统肖特基二极管的电压支持层浓度一致。测试得到传统肖特基二极管的反向击穿电压为110 V,而超结肖特基二极管的反向击穿电压为229 V。表明采用超结结构作为功率半导体器件的电压支持层能够有效提高反向击穿电压,同时降低器件的正向导通电阻,并且当P柱区和N柱区内的电荷量一致时器件的击穿电压最高。     

钾离子敏场效应晶体管及其光学特性

钾离子敏场效应晶体管(KISFET)是一种新型的半导体钾离子选择电极,可以用来测量溶液或体液中钾离子的活度。它的结构与普通金属—绝缘体—半导体场效应晶体管(MISFET)基本相同。它对钾离子起敏感作用的物质是涂敷在其栅区上的含有王冠化合物的PVC膜。本文论述了KISFET的设计、制造和测试方法。对KISFET的光学特性进行了实验。结果表明光照影响是由硅片表面产生的定态光电导引起的。KISFET是一种很有发展前途的化学半导体传感器件(CSSD)。     

DC/DC电源模块可靠性的研究

对当前较广泛应用的DC/DC电源模块这一多芯片组件(MCM)的可靠性进行了研究.通过对模块使用可靠性的统计,利用ANSYS软件对模块表面温度分布的模拟得出影响其可靠性的关键器件为垂直双扩散金属-氧化物-半导体场效应晶体管(VDMOS)和肖特基势垒二极管(SBD).使用以器件参数退化为基础的恒定电应力、序进温度应力加速寿命试验方法分别获得VDMOS和SBD的失效敏感参数为VDMOS的跨导gm和SBD的反向漏电流IR;VDMOS和SBD的平均寿命分别为1.47×107h和4.3×107h.分析表明,这2种器件参数的退化均与器件的Na+沾污和Si-SiO2界面的退化有关,同时SBD的参数退化还与Al-Si界面的退化有关.     

半导体器件的两维数值分析

本文给出了一个新的半导体器件两维数值分析程序SDA—1,该程序可对双极晶体管及MOS场效应晶体管进行有限元法两维数值分析。程序采用了符号LU分解的稀疏矩阵技术、有限元网格的自适应细分技术及改进的非线性迭代技术,使得器件分析的速度显著提高。     

MOSFET与IGBT的驱动和保护方法

半导体场效应晶体管ＭＯＳＦＥＴ和绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ都具有低损耗开关特性,但其驱动方法和保护方法却有明显的区别。本文从其结构,速率,驱动功率,等方面阐述了它们的差别。     

GaN基微波半导体器件研究进展

GaN基微波器件以其优良的特性而在微波大功率方面具有应用潜力．对GaN半导体材料作了比较和讨论,说明了GaN材料在微波大功率应用方面的优势,并阐述了新型GaN基微波器件的最新进展,通过与其他微波器件的比较表明了GaN调制掺杂场效应晶体管在微波大功率应用方面所具有的明显优势．     

场效应晶体管短路失效的数值模型

为了分析碳化硅和硅两种材料的场效应晶体管的短路失效机理,利用半导体器件模拟软件建立了能够反映碳化硅场效应晶体管和硅场效应晶体管短路失效的数值模型。模型引入了自热效应模拟高电应力下晶体管内部温度变化及热传递过程,引入了福勒-诺德海姆(Fowler-Nordheim)隧穿和蒲尔-弗朗克(Poole-Frenkel)发射模拟氧化层的泄漏电流;短路实验结果验证了所建立的数值模型的准确性。通过对比两种晶体管数值模型在相同的短路条件下栅极驱动电压的变化、晶体管内电流线和温度的分布,结果表明,碳化硅场效应晶体管的短路失效主要是晶体管内的温度传递到表面引起金属电极的熔化以及栅极氧化层的严重退化,而硅场效应晶体管的短路失效是由于寄生双极型晶体管的导通导致其体内泄漏电流不可控而引起的灾难性的破坏。     

高温大电流应力对TiAl/GaAs和TiPtAu/GaAs Schottky二极管Richardson图的影响

研究了高温和大电流应力对 ＴｉＡｌ／ ＧａＡｓ和 ＴｉＰｔＡｕ／ ＧａＡｓ Ｓｃｈｏｔｔｋｙ二极管 Ⅰ～ Ⅴ特性及对 Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ图 的影响．研究发现,随着应力时间的增加,在 Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ图上,对ＴｉＡｌ／ ＧａＡｓ Ｓｃｈｏｔｔｋｙ二极管势垒高度快速降低, Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ常数和二极管的面积之积 ＳＡ~＊也快速减少,而 ＴｉＰｔＡｕ／ ＧａＡｓ Ｓｃｈｏｔｔｋｙ二极管势垒高度和 ＳＡ~＊先快速增 加,后趋于稳定常数．在Ⅰ～Ⅴ曲线上,ＴｉＡｌ／ＧａＡｓ Ｓｃｈｏｔｔｋｙ二极管反向饱和电流增加,ＴｉｐｔＡｕ／ＧａＡｓ Ｓｃｈｏｔｔｋｙ 二极管反向饱和电流先快速减少,后趋于常数．这是由于在金属／ ＧａＡｓ界面形成了金属间化合物的结果．     

Analytical model for capacitance-voltage characteristics of ion-implanted 4H silicon carbide Schottky barrier diodes

In order to undertake theory analysis in the application area of switching,frequency and power devices,an analytical model for capacitance-voltage (C-V) characteristics of ion-implanted 4H silicon carb...     

A generalized Norde plot for reverse biased Schottky contacts

When a metal makes intimate contact with a semiconductor material,a Schottky barrier may be created.The Schottky contact has many important applications in the integrated circuit (IC) electronics field.The parameters of such contacts can be determined from their current-voltage (Ⅰ-Ⅴ) characteristics.The literature contains many proposals for extracting the contact parameters using graphical methods.However,such methods are generally applicable only to contacts with a forward bias,whereas many Schottky contacts actually operate under a reverse bias.Accordingly,the present study proposed a generalized reverse current-voltage (Ⅰ-Ⅴ) plot which enables the series resistance,barrier height,and ideality factor of a reverse biased Schottky contact to be extracted from a single set of Ⅰ-Ⅴ measurements.A theoretical derivation of the proposed approach was presented and a series of validation tests were then performed.The results show that the proposed method is capable of extracting reliable estimates of the contact parameters even in the presence of experimental noise.     

Design and Realization of Schottky Barrier Didoes in 130nm CMOS Process

A polysilicon separated CMOS Schottky barrier diode is designed and tested in this study.By replacing the shallow trench isolation(STI)of a ploy ring,the series resistances of Schottky diodes are reduced,leading to an improvement in cut-off frequencies.The device structure is detailed and a device model is developed.Our analysis on the device shows that the cut-off frequency increases with the decreasing of the Schottky contact area.Based on this observation,the Schottky contact area is set to0.38×0.38μm~2,which is the minimum contact diffusion area allowed by the process flow.The distance between the anode and the cathode is also discussed.Diodes with different dimensions are fabricated and measured.Through extensive measurements,the optimum dimensions are obtained.Bondpads with a reduced area are used to improve the measurement accuracy.The measurement results show that these diodes can achieve a cut-off frequency of 1.5 THz.Thus,it is possible to use these diodes in THz detection.     

超快脉冲电路的研制及应用

设计一种用雪崩晶体管产生皮秒高压脉冲的纯电子学电路,该电路由雪崩三极管线路和雪崩二极管脉冲成形电路组成.三极管线路产生幅度为5 kV、半峰全宽为6 ns的高压斜坡电脉冲,该脉冲经二极管脉冲成形电路后,产生幅度为2.5 kV、半峰全宽为230 ps的皮秒高压脉冲信号.将该信号用于行波分幅相机作为MCP的选通脉冲,测得相机的曝光时间为80 ps.     

High performance 1.3 μm InGaAsN superluminescent diodes

High performance 1.3 μm InGaAsN superluminescent diodes (SLDs) were fabricated with Schottky contact. The structure was grown by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). Output power of 3 mW was obtained in continuous wave (CW) mode at room temperature. The full width at half maximum (FWHM) of the emission spectrum was 30 nm. The devices operated up to 100℃.     

高压逆变器主回路拓扑结构的研究

研究了城市轨道专用的高压逆变器主回路拓扑结构,常规三级逆变器存在直流回路电容间电压不平衡,内部转换器件的阻断电压较大等问题,提出了一种新型三级逆变器主回路拓扑,该结构采用空间矢量ＰＷＭ控制方式,可减少电力电子系统的谐波及平衡高压逆变器系统的电压,而不受各电力半导体器件动态转换特性的影响     

酞菁铜有机薄膜肖特基二极管的研制

提出了一种基于有机半导体材料制作肖特基二极管的方法,通过真空气相沉积工艺依次将金属铝,酞菁铜和金属铜镀在玻璃基片上.在室温下测试该二极管的电流-电压(I-V)特性发现,其整流系数可达103.根据实验所得的电容-电压(C-V)的测试结果,得到该二极管的肖特基势垒高度在0.7V.     

缓冲层结构RSD机理研究

研究大功率半导体开关RSD（Reserve Switching Dynistor）的阻断及开通特性,通过高电平大注入理论对其正向特性进行分析,器件通态压降随开通电流、基区载流子寿命、基区宽度变化,而随基区宽度变化最为剧烈.引入缓冲层压缩场结构减小基区宽度,以获得阻断特性与开通特性的折中.缓冲层结构RSD在Silvaco TCAD下阻断及开通特性.仿真结果表明,缓冲层结构提高了器件性能.