Реферати українською » Физика » Визначення часу життя носіїв в высокоомном кремнії. Вплив часу життя на параметри високовольтних приладів кремній


Реферат Визначення часу життя носіїв в высокоомном кремнії. Вплив часу життя на параметри високовольтних приладів кремній

Російська Академія наук

Сибирское відділення

Інститут фізики напівпровідників


Реферат

капітулювати кандидатського іспиту

за фахом 01.04.10

“Фізика напівпровідників”

на задану тему:

“ Визначення часу життя носіїв в высокоомном кремнії.

Вплив часу життя на параметри високовольтних приладів кремній.

Чернявський Є. У. Науковий керівник:

к.ф-м. зв. Попов В.П.

Новосибірськ - 1999


Зміст:

Запровадження

1. Огляд літератури

2. Визначення часу життя з стандарту ASTM F28-91

3. Механізми рекомбінації

4. Висновки


Запровадження

Для біполярних приладів, робота яких пов'язане з инжекцией неосновних носіїв, особливо приладів, що працюють у сфері високих напруг, врямя життя носіїв надзвичайно важливо задля таких параметрів як: падіння напруги у відкритому стані , динамічні характеристики, поткри при вимиканні. Зазвичай компроміс між тими конкуруючими параметрами досягається шляхом опромінення електронами, протонами чи легированием домішками , дають глибокі рівні в кремнії. Також тривалість життя є важливим параметром для характеризации высокоомного кремнію , його структурного досконалості. У зв'язку з цим виміру часу життя, можливість регулювання цього ринку представляє великий практичний інтерес.

1. Огляд літератури.

Багатьом приладів, як-от високовольтні тиристоры, необхідний

великий температурний діапазон роботи, не більше 40° З - 125° З. Тому зміна часу життя носіїв залежно від температури може суттєво вплинути на ті характеристики приладу.

      У програмах моделювання напівпровідникових приладів

( одномірних [1], двовимірні [2]) вирішуються стандартні рівняння диффузионно – дрейфового наближення [3]. Зазвичай застосовується модель рекомбінації Шоклі – Голла - Ріда [4] на одне рівня запрещённой зоні. Час життю електронів і дірок у цій моделі описується, як

tр=1 /spVthNt             tn=1 /snVthNt                                     (1.1)

де:

 Nt – концентрація рекомбинационных центрів.

            Vth = (3kT/m)1/2» 107 см/сек – теплова швидкість носіїв

            sp , sn – перетин захоплення електронів і дірок відповідно.

У нехтуванні залежністю sp , sn  від температури це дозволяє припустити, що tn,р змінюється з температурою як Т-1/2. Численні дослідження [5], [6], [7], показують, що температурна залежність tn,р істотно сильніше. Відповідно до [7] температурна залежність часу життя окреслюється:

tр ~T2.8                       tn ~T2.2                                   (1.2)

З іншого боку, під час моделювання приладів необхідно враховувати залежність часу життя від концентрації акцепторной і донорной домішки. Така залежність розглянута в [8]. Вона визначається за формулою :

tn,p(x) = tn,p / (1+( {Na(x)+Nd(x)}/3*1015 )1/2 )                       (1.3)

            Діяльність [9] проводилося 2-х мірне моделювання залежності струму управляючого електрода в GTO (Gate Turn Off thyristor) від температури. У роботі використовувалася модель рухливості Даркеля і Летурка [8], у якій враховуються ефекти розсіювання носіїв заряду на носіях, які під час високих рівнях инжекции. Було також модифікована температурна залежність рухливості носіїв. Було додано облік диссипации енергії при протікання струму обліку енергії рекомбінації. Додатково до зменшення часу життя жінок у високолегованих областях ( по Шарфеттеру) n-эмиттера використовувався коефіцієнт 0,8 враховує ефекти геттерирования і коефіцієнт 0,3 в високолегованих шарах р-эмиттера , враховує вжигание аллюминиевой металізації на анодном контакті. Розрахований за цією моделлю струм рівнявсь з експериментом. Отримана в такий спосіб залежність часу життя приведено на рис. 1.1

Рис. 1.1. Температурная залежність часу життя з [9]

У температурному діапазоні 25° З - 125° З спостерігається лінійний зростання часу життя жінок у залежність від температури.

            У сязи з масовим випуском IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), GTO йдеться про баскому коні й надійно тестуванні часу життя носіїв безпосередньо на кристалі приладу. У працях [10] , [11], [12] розглядає питання про використанні цієї мети p-i-n діодів. Діяльність [13] наводиться приклад тестової структури , изготавливаемой безпосередньо на кристалі IGBT, застосовуваної контролю часу життя. Приведены вольт – амперная характеристика і значення падіння напруги на диоде залежно від часу життя жінок у nбазі. Максимальна щільність струму в диоде 100 А/см2. Тестируемые значення часу життя від 4 до 100 mсек. Певні часи життя з падіння напруги перевірялися методом відновлення назад усунутого діода.

Проте площа тестових елементів, розташованих на скрайбовой доріжці кристала може бути мала для впевненого визначення часу життя. У лаб. 10 ИФП ЗІ РАН розроблений метод, дозволяє визначати тривалість життя на робочих структурах МСТ після додаткових технологічних обробок [14]. Применяемый метод – відновлення назад усунутого діода. Як катода використовувався Р-карман з якого розташований контакт до затвору тиристора. У процесі вимірів порівнювалися кристали МСТ, виготовлені за одному технологічного маршруту двома підприємствах – АТ “Ангстрем” й АТ “Схід”. Середні значення часу життя склали – 40,3 мкс (АТ “Ангстрем”) і 11,6 мкс (АТ “Схід”). З порівняння часів життя видно, наскільки важлива технологічна чистота процесів, використовуваних під час виготовлення високовольтних приладів. Недоліком методу і те, що це метод – руйнуючий.

Оскільки тривалість життя життя жінок у высокомной базі визначає цю важливу характеристику приладу як , як втрати енергії під час вимикання приладу, то літературі приділяється велика увагу регулювання цього параметра. Як один з методів застосовується опромінення протонами эмиттерной (анодною) боку приладу [15]. Ця технологія дозволяє зменшити втрати при вимиканні приладу шляхом введення значної частини рекомбинационных центрів - і зменшення часу життя носіїв у базовій області , пов'язаної з аноду. Діяльність [16] за приклад розглядався IEGT (Injection Enhanced Gate Transistor) з напругою блокування 4,5 кВ. Для опромінення застосовувалися протони з дозами 5

Схожі реферати:

Навігація