4H-SiC p-n结基于精确碰撞电离模型的雪崩倍增因子研究

雪崩倍增效应是4H-SiC雪崩光电二极管、功率半导体器件等器件的关键机理。作为其中最重要的物理参数,雪崩倍增因子(M)的精确解析表达式目前未见报道。文章提出4H-SiC p-n结M的精确计算方法及其解析表达式。基于更准确的碰撞电离模型,通过MATLAB对4H-SiC单边突变结(p^(+)-n)电子和空穴的碰撞电离积分(I)进行精确的数值计算,给出击穿电压(BV)随掺杂浓度的经验表达式,进一步提出电离积分随外加电压及掺杂浓度的拟合表达式。此外,对外加电压接近BV的情形进行细致的相对误差分析,表明电子电离积分受电场影响显著。对于雪崩光电二极管及功率器件较宽的BV范围,所提出的拟合表达式在外加反向偏压大于0.65BV时具有较高的精确度(相对误差小于5%)。