钒补偿6H-SiC光导开关的模拟仿真

发布时间：2021-12-29 07:47

　　碳化硅作为第三代宽禁带半导体,具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高和热导率高等优势,是制备光导开关的优选材料。本文对钒补偿半绝缘6H-SiC光导开关进行了模拟仿真。本文采用的是钒（V）补偿半绝缘n型6H-SiC体材料为基底,非故意掺杂杂质为氮（N）和硼（B）,电极尺寸为10 mm?10 mm,厚度为1 mm。钒补偿下的暗态电阻比本征时增加了7-8个数量级,因此钒补偿有效地增加了6H-SiC的电阻率,实现了材料的半绝缘性。基于漂移-扩散理论建立光导开关模型,探讨了非故意掺杂N的浓度对光导开关性能的影响。随着N浓度的增大,光电流随之增大,但电流拖尾现象较为严重。当N的浓度增加至1.42?10¹⁷ cm^-3,光功率密度为10⁷ W/cm²时,光电流达到0.26 A/?m。从器件的通流能力方面考虑,氮的浓度越大,光导开关的通流能力越强。但为了保证材料的半绝缘性,采用n型SiC材料制备光导开关时N的浓度应小于V的浓度,此时载流子的寿命为定值。采用不同光功率密度的脉冲激光触发光导开关时,光电流的上升时间（?

【文章来源】：上海师范大学上海市

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 文献综述
    1.1 光导开关的应用
    1.2 光导开关的研究现状
    1.3 碳化硅光导开关
        1.3.1 SiC的材料性能参数
        1.3.2 SiC材料的半绝缘特性
        1.3.3 光导开关的工作原理
    1.4 本文研究内容
第二章 钒补偿6H-SiC光导开关器件结构设计
    2.1 材料选择
    2.2 开关器件基本结构的确定
        2.2.1 迁移率模型
        2.2.2 6 H-SiC材料的光吸收-激发光源的选择
    2.3 本章小结
第三章 钒补偿6H-SiC光导开关器件的暗态特性仿真
    3.1 Silvaco软件
    3.2 器件的模拟仿真参数及模型
        3.2.1 Auger和SRH(Shockley-Read-Hall)复合模型
        3.2.2 陷阱效应
    3.3 开关器件模拟仿真步骤
    3.4 钒补偿6H-SiC光导开关的暗态特性
    3.5 本章小结
第四章 弱光下钒补偿6H-SiC光导开关的瞬态特性仿真
    4.1 光脉冲对6H-SiC光导开关瞬态特性的影响
    4.2 掺杂浓度对6H-SiC光导开关瞬态特性的影响
    4.3 陷阱浓度对6H-SiC光导开关瞬态特性的影响
    4.4 深能级杂质的光电导瞬态效应
    4.5 本章小结
第五章 总结和展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]雪崩模式下的体结构GaAs光导开关[J]. 吴朝阳,范昭奇,陆巍,杨周炳,罗剑波.  太赫兹科学与电子信息学报. 2016(03)
[2]介质壁加速器关键技术[J]. 章林文,夏连胜,谌怡,王卫,刘毅,张篁.  高电压技术. 2015(06)
[3]激光触发能量对横向结构4H-SiC光导开关导通电阻的影响[J]. 张永平,陈之战,石旺舟,章林文,刘毅,谌怡.  强激光与粒子束. 2015(05)
[4]正对电极结构碳化硅光导开关的电路模型[J]. 王朗宁,荀涛,杨汉武.  强激光与粒子束. 2013(09)
[5]影响碳化硅光导开关最小导通电阻的因素[J]. 刘金锋,袁建强,刘宏伟,赵越,姜苹,李洪涛,谢卫平.  强激光与粒子束. 2012(03)
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[8]11kV大功率SiC光电导开关导通特性[J]. 黄维,常少辉,陈之战,施尔畏.  强激光与粒子束. 2010(03)
[9]光电导开关面临的问题及发展趋势[J]. 李寅鑫,苏伟.  信息与电子工程. 2009(01)
[10]超快大功率SiC光导开关的研究[J]. 严成锋,施尔畏,陈之战,李祥彪,肖兵.  无机材料学报. 2008(03)

博士论文
[1]GaAs光导开关的线性及非线性特性研究[D]. 龚仁喜.西安电子科技大学 2002

硕士论文
[1]半绝缘碳化硅光导开关的仿真研究[D]. 倪娜.西安电子科技大学 2010
[2]碳化硅材料高功率光导开关研究[D]. 廖宇龙.西安电子科技大学 2009



本文编号：3555703