实验3 PN结终端技术仿真
1、实验内容
由于PN结在表面的曲率效应,使表面的最大电场常大于体内的最大电场,器件的表面易击穿,采用终端技术可使表面最大电场减小,提高表面击穿电压。场限环和场板是功率器件中常用的两种终端技术。
场限环技术是目前功率器件中被大量使用的一种终端技术。其基本原理是在主结表面和衬底之间加反偏电压后,主结的PN结在反向偏压下形成耗尽层,并随着反向偏置电压的增加而增加。当偏置电压增加到一定值是,主结的耗尽层达到环上,如图1所示,这样就会使得有一部分电压有场环分担,将主结的电场的值限制在临界击穿电压以内,这将显著的减小主结耗尽区的曲率,从而增加击穿电压。
图1 场限环
场板结构在功率器件中被广泛应用。场板结构与
普通PN结的区别在于场板结构中PN 区引线电极横向延伸到PN区外适当的距离。而普通PN结的P区引线电极的横向宽度一般不超过P扩散区的横向尺寸。PN结反向工作时,P区相对于N型衬底加负电位。如果场板下边的二氧化硅层足够厚,则这个电场将半导体表面的载流子排斥到体内,使之表面呈现出载流子的耗尽状态,如图2所示,就使得在同样电压作用下,表面耗尽层展宽,电场减小,击穿电压得到提高。
场板结构在功率器件中被广泛应用。场板结构与普通PN结的区别在于场板结构中PN 区引线电极横向延伸到PN区外适当的距离。而普通PN结的P区引线电极的横向宽度一般不超过P扩散区的横向尺寸。PN结反向工作时,P区相对于N型衬底加负电位。如果场板下边的二氧化硅层足够厚,则这个电场将半导体表面的载流子排斥到体内,使之表面呈现出载流子的耗尽状态,如图2所示,就使得在同样电压作用下,表面耗尽层展宽,电场减小,击穿电压得到提高。
2、实验要求
(1)场限环特性仿真
场限环:击穿电压200V,设计3个环,环的宽度依次为6、5、5、5μm,间距为4、5、6μm, 外延层浓度为1×1015 cm-3,观察表面电场。
(2)场板特性仿真
场板:氧化层厚度1μm,结深1μm,场板长度分别为0μm、2μm、4μm、6μm、8μm、10μm,外延层浓度为1×1015 cm-3,观察表面电场。
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