Российская Академия Наук Сибирское отделение Институт физики полупроводников Реферат к сдаче кандидатского экзамена по специальности 01.04.10 "Физика полупроводников" на тему: " Определение времени жизни носителей в высокоомном кремнии. Влияние времени жизни на параметры высоковольтных приборов на кремнии." Чернявский Е. В. Научный руководитель:
    к.ф-м. н. Попов В.П. Новосибирск - 1999 Содержание:
    Введение
    1. Обзор литературы
    2. Определение времени жизни по стандарту ASTM F28-91
    3. Механизмы рекомбинации
    4. Выводы
     Введение
    Для биполярных приборов, работа которых связана с инжекцией неосновных носителей, особенно для приборов, работающих в области высоких напряжений, врямя жизни носителей чрезвычайно важно для таких параметров как: падение напряжения в открытом состоянии , динамические характеристики, поткри при выключении. Обычно компромисс между этими конкурирующими параметрами достигается путём облучения электронами, протонами или легированием примесями , дающими глубокие уровни в кремнии. Также время жизни является важным параметром для характеризации высокоомного кремния , его структурного совершенства. В связи с этим измерения времени жизни, возможность его регулирования представляет большой практический интерес. 1. Обзор литературы.
    Для многих приборов, таких как высоковольтные тиристоры, необходим большой температурный диапазон работы, в пределах 40? С - 125? С. Поэтому изменение времени жизни носителей в зависимости от температуры может оказать существенное влияние на характеристики прибора. В программах моделирования полупроводниковых приборов ( одномерных [1], двумерных [2]) решаются стандартные уравнения диффузионно - дрейфового приближения [3]. Обычно применяется модель рекомбинации Шокли - Холла - Рида [4] для одного уровня в запрещённой зоне. Время жизни для электронов и дырок в этой модели описывается как
    ?р=1 /?pVthNt ?n=1 /?nVthNt (1.1) где:
    Nt - концентрация рекомбинационных центров. Vth = (3kT/m)1/2? 107 см/сек - тепловая скорость носителей ?p , ?n - сечение захвата электронов и дырок соответственно.
    В пренебрежении зависимостью ?p , ?n от температуры это позволяет предположить, что ?n,р меняется с температурой как Т-1/2. Многочисленные исследования [5], [6], [7], показывают, что температурная зависимость ?n,р существенно сильнее. Согласно [7] температурная зависимость времени жизни определяется как:
    ?р ?T2.8 ?n ?T2.2 (1.2)
    Кроме того, при моделировании приборов необходимо учитывать зависимость времени жизни от концентрации акцепторной и донорной примеси. Такая зависимость рассмотрена в [8]. Она определяется формулой :
    ?n,p(x) = ?n,p / (1+( {Na(x)+Nd(x)}/3*1015 )1/2 ) (1.3) В работе [9] проводилось 2-х мерное моделирование зависимости тока управляющего электрода в GTO (Gate Turn Off thyristor) от температуры. В этой работе использовалась модель подвижности Даркеля и Летурка [8], в которой учитываются эффекты рассеяния носителей заряда на носителях, возникающие при высоких уровнях инжекции. Также была модифицирована температурная зависимость подвижности носителей. Были добавлены учет диссипации энергии при протекании тока и учет энергии рекомбинации. Дополнительно к сокращению времени жизни в высоколегированных областях ( по Шарфеттеру) n-эмиттера использовался коэффициент 0,8 учитывающий эффекты геттерирования и коэффициент 0,3 в высоколегированных слоях р-эмиттера , учитывающий вжигание аллюминиевой металлизации на анодном контакте. ............