Multi-Bias Model for Power Diode Using a Very High Description Language

This study focused on the determination and analysis of an accurate analytical model for PIN diode under different bias conditions. This approach employs analytically derived expressions including the variation of the depletion regions in the device to make the used model available over a wide range of testing conditions without remake the parameters extraction procedure. The validity of the proposed extraction procedure has been verified by the very good agreement between simulated and measured current and voltage waveforms reverse recovery at different range of the operation conditions. The model is developed and simulated with the VHDL-AMS language under Ansoft Simplorer®Environment.

4700V碳化硅PiN整流二极管

碳化硅Pi N二极管是一种理想的高压二极管器件,具有高阻断电压以及高电流导通密度的特点。通过使用有限元分析的方法对器件外延层参数以及终端结构进行了仿真,提出了优化的器件原胞和终端设计。基于50μm厚、掺杂浓度为1.5×10^(15)cm^(-3)的N型低掺杂外延,制备了电压阻断能力达到4 700V的高压碳化硅整流二极管。制备的器件具有较低的漏电流以及良好的正向导通能力,在100A/cm^2的电流导通密度条件下,器件的最低正向导通压降为3.6V。为进一步研制高压大功率碳化硅二极管器件模块提供了良好的基础。

应用于硅基等离子天线的横向PIN二极管的研究

介绍了横向PIN二极管及其在硅基等离子天线方面的应用,用一维理论分析了载流子大注入情况下横向PIN二极管本征区载流子浓度分布。对横向PIN二极管进行了物理建模,仿真分析了本征区长度、二氧化硅埋层、电极长度、结区掺杂浓度及表面电荷对横向PIN二极管本征区载流子浓度的影响,总结了横向PIN二极管的一般设计规则。

应用于硅基等离子天线的LPIN二极管的自加热效应

介绍了LPIN二极管及其在硅基等离子天线方面的应用,从理论上分析了LPIN二极管自加热效应及其对本征区载流子浓度的影响。仿真分析了不同SOI埋层材料对LPIN二极管本征区载流子浓度的影响。仿真结果显示,LPIN二极管的自加热效应会降低其本征区载流子浓度,通过改变埋层的材料,增加埋层的热导率,可以减弱自加热效应,从而增加本征区载流子浓度,提高硅基等离子天线效率。

再议PiN器件的极限雪崩电压

叙述了国内外对PiN器件雪崩电压理论极限的论述，详细说明了用ni=ND作为判定PiN器件雪崩电压理论极限依据的合理性。进而说明了这一研究的重要意义。

再议PiN器件的极限雪崩电压

叙述了国内外对PiN器件雪崩电压理论极限的论述，详细说明了用ni=ND作为判定PiN器件雪崩电压理论极限依据的合理性。进而说明了这一研究的重要意义。

PIN二极管少子寿命测试方法

少子寿命是PIN二极管的重要参数。对二极管的正向导通压降和开关时间有重要影响。本文介绍了常用的测量低掺杂区少子寿命的方法 ,包括阶越反向恢复法、线性反向恢复法、储存电荷法、开路电压衰减法 (OCVD)和射频测试法 ,并指出了各种方法的优点和不足。重点介绍了阶越反向恢复法和线性反向恢复法 ,对实际的测试过程具有一定的指导作用。

一种基于集总电荷的大功率PIN二极管改进电路模型

提出了一种基于集总电荷建模方法的大功率PIN二极管改进电路模型。传统的集总电荷模型使用有效载流子寿命模型,未考虑载流子寿命和基区电荷浓度之间的关系,导致模型的仿真精度偏低。该文在研究传统PIN二极管集总电荷模型的基础上,首先分析了二极管基区载流子寿命随注入浓度和温度的变化规律,并提出了载流子寿命随浓度和温度变化的集总电荷模型。然后,基于提出的载流子寿命模型建立了改进的PIN二极管集总电荷电路模型,并加入模型物理参数的温度函数,实现了模型对不同温度下PIN二极管通态和瞬态特性的表征,并在PSPICE仿真平台中实现了该模型。最后,用1 700 V/1 000 A IGBT模块中反并联续流二极管对模型进行了实验,仿真和实验结果对比验证了该模型的准确性。

一种带P型埋层的4H-SiC PiN二极管

碳化硅(SiC)PiN二极管是应用在高压大功率整流领域中的一种重要的功率二极管。受SiC外延材料的载流子寿命限制以及常规SiC PiN二极管较低的阳极注入效率的影响,SiC PiN二极管的正向导通性能较差,这极大限制了其在高压大电流领域的应用。文章提出了一种带P型埋层的4H-SiC PiN二极管,较常规SiC PiN二极管增强了阳极区的少子注入效率,降低了器件的导通电阻,增大了正向电流。仿真结果表明,当正向偏压为5 V时,引入P型埋层的SiC PiN二极管的正向电流密度比常规SiC PiN二极管提升了52.8%。

PIN管正偏注入的载流子在Ⅰ层中分布的研究

本文认为,Ⅰ层中不会有电子浓度和空穴浓度处处相等的电中性近似,这两种浓度都要随扩散距离的增加而衰减.本文用准中性条件来求解电子和空穴的连续性方程,导出这两种浓度都按扩散距离的负指数函数在Ⅰ层中分布.这样,其载流子一载流子散射效应可忽略不计,其俄歇复合较小,比用电中性近似求得的载流子分布的俄歇复合要小许多倍.

阶越反向恢复法测量PIN二极管少子寿命

少子寿命是 PIN二极管的重要参数 ,对二极管的正向压降和开关时间有很大的影响。阶越反向恢复法是常用的测试少子寿命方法之一。本文通过分析电荷控制方程得到了更精确的表达式 ,并用这种方法计算了储存电荷法的公式。表达式用 MEDICI器件模拟软件进行了验证。结果表明与目前常用的方法相比 ,本文的方法具有更好的精确性 ,而且简单易行 。

碳空位对10 kV 4H-SiC pin二极管载流子寿命的影响

使用p+n-n+外延结构制备了10 kV4H-SiC pin二极管,在室温下通过时间分辨光致发光(TRPL)谱法在低掺杂外延层中测量载流子寿命,根据晶圆上大量二极管的电容-电压测量值估算掺杂浓度,采用深能级瞬态谱(DLTS)法获得了影响载流子寿命的主要缺陷的俘获截面、浓度和复合中心能级位置。通过将TRPL测量得到的载流子寿命用于二极管电流-电压特性的计算机辅助工艺设计(TCAD)模拟中,并与根据DLTS测得的深能级缺陷参数估算的Shockley-Read-Hall(SRH)载流子寿命进行比较发现,载流子寿命除了受位于0.67 eV(EC-ET)能级的碳空位缺陷控制外,更受到其他深能级缺陷的影响。

无注入型发光二极管的载流子输运模型研究

无载流子注入型发光二极管(简称无注入型LED)因其简单的器件结构有望应用于Micro-LED、纳米像元发光显示等新型微显示技术.由于没有外部载流子注入,无注入型LED的内部载流子输运行为无法直接用传统的PN结理论进行描述.因此,建立无注入型LED的载流子输运模型对于理解其工作机理和提高器件性能具有重要意义.本文根据无注入型LED的器件结构,结合PN结理论建立无注入型LED的载流子输运数学模型.基于该数学模型解释器件的工作原理,获得器件的载流子输运特性,揭示感应电荷区长度、内部PN结压降与外加驱动电压频率的关系.根据建立的数学模型提出了针对无注入型LED器件设计的建议:1)减小感应电荷区掺杂浓度,可有效提高内部LED的压降;2)利用PN结的隧穿效应,可有效提高器件内部LED的压降;3)使用正负方波驱动可以获得比正弦驱动更大的内部LED压降.本文有关无注入型LED的载流子输运模型的研究有望为改善无注入型LED器件结构、优化工作模式提供理论指导.

4H-SiC基MPS二极管迅回效应分析

为优化二极管抗浪涌电流能力及正向特性,针对器件工艺参数对迅回效应的影响进行了研究。采用建模仿真对比不同参数下的器件正向特性,分别对P+区和漂移区的掺杂浓度以及P+区宽度3个方面进行讨论。提取在迅回效应过程中器件的正向偏置处于转折与折回电压时漂移区内空穴的分布,进而细化研究该效应的产生过程机理。仿真结果表明,增加P+区的掺杂浓度与宽度可以有效抑制迅回效应,较高的漂移区掺杂浓度会增加器件在单极工作模式下的电流密度,但同时增大转折电压可使迅回效应加剧,适当减小漂移区掺杂浓度可以抑制迅回效应。

OLEDs瞬态延迟时间的模拟及在信号通讯的应用

基于有机发光二极管的电致发光原理,建立了载流子注入延迟时间和发光延迟时间模型,探索了延迟时间的影响因素,发现发光延迟时间与器件有效面积、器件厚度、外加电压等密切相关。通过制备不同面积的OLED器件,发现器件面积越小,发光延迟时间越短。以高速信号激励不同面积的OLEDs器件,面积为0.01 mm2的器件能够实现1 000 Mbit/s的信号传输速率,且能量利用率达到47.7%。

混合量子点QLED结构性能研究

为研究基于混合量子点的QLED结构与性能,利用红光量子点以及绿光量子点两种材料制备了橙光QLED器件,并对其性能进行了表征。实验制备的器件结构为ITO/PEDOT∶PSS/poly-TPD/混合QDs/Zn O/Al,其中发光层采用了3种混合量子点的混合结构方案。方案一先旋涂红光量子点层,后旋涂绿光量子点层;方案二先旋涂绿光量子点层,后旋涂红光量子点层;方案三将红光、绿光量子点1∶1混合后制备为发光层。实验结果表明:方案一制备的器件电流密度最大,发光亮度最低,且只有红光谱;方案二制备的器件具有最小的电流密度,同时具有红、绿光谱,在8 V电压下,电流效率约为4.69 cd/A;方案三制备的器件同时具有红、绿光谱,电流密度与发光特性介于方案一与方案二之间。实测数据与理论分析是一致的,方案二制备的器件存在双能量陷阱,能够将注入的空穴以及电子同时限制在红光量子点层内。通过调节各功能层厚度使得载流子注入平衡,可进一步增大发光电流,提高器件效率。

量子点发光二极管功能层厚度确定方法

为改善量子点发光二极管器件载流子注入平衡,提出一种量子点发光二极管各功能层厚度的确定方法.首先选定量子点发光层厚度,基于隧穿模型进行仿真分析确定电子传输层厚度;然后采用空间电荷限制电流模型进行仿真分析确定空穴传输层厚度.采用CdSe/ZnS量子点作为发光层、poly-TPD作为空穴传输层、Alq_3作为电子传输层,按照该方法仿真分析得到各功能层厚度进行旋涂-蒸镀法实物器件制备.对比实验结果表明:当poly-TPD、QDs及Alq_3厚度分别为45nm、25nm及35nm时,获得了较高的发光效率及色纯度,器件性能最好.该方法确定的各功能层厚度有助于减少载流子在发光界面积累,获得载流子的注入平衡,从而改善QLEDs发光性能.

InGaAsP多量子阱结构激光器阱数设计与制备

针对目前多量子阱激光器结构设计中，忽略了载流子在每个阱内的注入不均匀性的问题，从油松方程和电流连续方程出发，提出每个阱单独考虑的计算方法，从而比较精确地计算出多量子阱激光器的净增益，给出多量子阱激光器的最佳阱数选择，根据设计结果，生长了ＩｎＧａＡｓＰ分别限制量子阱结构．利用质子轰击制得条形量子阱激光器，实现室温连续工作．阈值电流为６０ｍＡ，激射波长为１．５２μｍ，单面输出外微分量子效率为３６％．

Li_(2)CO_(3)电子注入层改善有机发光二极管性能的研究

常规有机发光二极管发光层中载流子浓度的不平衡,导致器件发光亮度、效率等性能不能达到最优.为了改善电子的注入和传输,采用Li_(2)CO_(3)作为电子注入层,并将其掺入4,7-二苯基-1,10菲啰啉(Bphen)电子传输材料中,研究电子注入和传输能力的变化及其对器件发光性能的影响.结果表明:Li_(2)CO_(3)作为有效的电子注入层,使器件的驱动电压降低1.0 V,发光亮度提高3倍,电流效率提高1倍.Li_(2)CO_(3)掺杂Bphen能进一步改善电子传输性能,提高发光层中的电子浓度,进而改善发光亮度和效率.

GaN基蓝绿光激光器发展现状与未来发展趋势

氮化镓(GaN)基蓝光和绿光激光器在投影显示、激光加工、激光照明、存储等领域具有重要的应用前景与广泛的市场需求。本文着重介绍了GaN基蓝光和绿光边发射激光器的技术难点和相应的解决方案。在GaN基蓝光与绿光激光器中,就制备高质量InGaN/GaN多量子阱、减少内部光学损耗、增加空穴注入效率等方面分别介绍了一些结构与工艺方面的优化方法。简要介绍了垂直腔面发射激光器(VCSEL)、分布式反馈激光器(DFB)的研究现状。