Уравнения переноса заряда в полупроводниках

Для трех уравнений переноса в полупроводниках с тремя неизвестными необходимо задать три граничных условия, которые определяются на контактах и вдоль всей границы модели полупроводникового прибора. На контактах нужно задать значения потенциала и плотностей электронов и дырок. На омических контактах плотности носителей заряда определяются из условий термического равновесия и нейтральности пространственного заряда. Концентрации носителей на контактах Шокли являются либо фиксированными величинами [16.8], либо определяются скоростью термической рекомбинации [16.9]. [c.463]

При машинном анализе и расчете активных компонентов схем в качестве математической модели компонента выступают фундаментальные уравнения, описывающие поведение носителей заряда в полупроводнике (уравнение переноса и непрерывности совместно с уравнением Пуассона) и граничные условия на контактах. В этом случае прибор рассматривается как единая структура, для которой необходимо совместно решить перечисленные уравнения. [c.32]

Процесс переноса заряда в полупроводнике, осуществляемый свободными носителями двух типов, может быть описан следующей системой уравнений [16.1] [c.460]

В программе FIELDAY, основанной на использовании метода конечных элементов, реализуются двух- и трехмерные модели процессов переноса заряда в полупроводнике. В моделях может быть учтен широкий спектр физических эффектов, существенных для биполярных и полевых транзисторов. С помощью метода конечных элементов непрерывное описание процесса переноса заряда в полупроводниковом приборе преобразуется в численную модель на дискретном множестве точек. Для линеаризации дифференциальных уравнений используется два типа алгоритмов так называемые алгоритмы одновременного и последовательного решения уравнений. Результирующие матричные уравнения решаются прямыми методами. Наличие препроцессоров и постпроцессоров позволяет пользователям легко генерировать новые модели и исследовать результаты. Гибкость и точность программы FIliLDAY демонстрируется на характерных примерах. Обсуждаются возможности дальнейшего усовершенствования программы. [c.458]

Ясно, что при больших скоростях работы носители в канале ПЗС-структур должны испытывать влияние значительной компоненты поля Е, параллельной направлению переноса. Численные расчеты показывают, что максимум поля, переносящего заряд, возникает на расстоянии около 0,4 L в глубь канала, где L — длина затвора [25]. Наоборот, это поле стремится иметь низкие значения под центром затвора вблизи поверхности полупроводника из-за закорачивающего действия металла. Это предполагает, что при работе с большими скоростями канальный слой должен быть довольно толстым, обычно микрон или более. Однако использование толстого слоя вступает в противоречие с двумя другими аспектами конструкции устройства. Во-первых, толстый слой будет иметь в соответствии с уравнением (3.2) высокое напряжение отсечки, и это сделает необходимым соответственно высокий размах тактовых напр5Гжений. Напряжение отсечки может быть уменьшено при снижении N, но за счет приносимой в жертву емкости, определяемой зарядом (пропорциональной NT) и, следовательно, динамического диапазона. Вторая проблема состоит в том, что для работы с большой скоростью размещенные на чипе вспомогательные цепи, такие как выходные полевые транзисторы или формирователи тактовых импульсов, требуют применения тонких канальных слоев. На рис. 3.11 изображены эти противоречивые требования к п-слою с концентрацией доноров N на полубесконечной подложке. Кривая В — это линия постоянного напряжения отсечки, составляющего 3,5 В. Это значение выбрано потому, что для применений при гигагерцевых тактовых частотах максимальный размах тактового напряжения не должен выходить за пределы от 5 до 7 В. Кривые постоянной, определяемой зарядом емкости NT, показаны пунктирными линиями, и ясно, что динамический диапазон быстро уменьшается для толстых слоев. Участок, обозначенный Л, однако, является типичной областью параметров для конструкций полевых транзисторов на широкозонном GaAs и, следовательно, является желательной областью режимов для вспомогательных электронных цепей- на полевых транзисторах. Таким образом, требования к ПЗС-струк- [c.90]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...