4H-SiC金屬-半導(dǎo)體雙極晶體管的模擬研究.pdf

1、碳化硅（SiC）禁帶寬、臨界擊穿電場大、熱導(dǎo)率高、電子飽和漂移速度快，在高溫、高頻、高輻射環(huán)境下有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，SiC雙極器件的研究越來越受到人們的重視。基于4H-SiC材料的優(yōu)越特性和NPN雙極晶體管的基本結(jié)構(gòu)，本文提出了一種新型金屬一半導(dǎo)體雙極晶體管（MSBJT），并對其基本特性進(jìn)行模擬和分析。 首先分析了p型肖特基接觸的電流輸運機理，針對兩種金屬和4H-SiC形成的肖特基勢壘二極管，利用模擬軟件對其正向I-V特性

2、進(jìn)行了模擬分析，為MSBJT的研究奠定了基礎(chǔ)。 其次建立了適用于4H-SiC MSBJT直流特性仿真的器件結(jié)構(gòu)和物理模型，并用此模型對器件的直流特性進(jìn)行模擬。該模型準(zhǔn)確地反映了器件的工作特性，模擬結(jié)果顯示，器件具有良好的直流特性，共發(fā)射極電流增益達(dá)到近50。在此基礎(chǔ)上研究了影響器件直流增益的一些因素：金屬一半導(dǎo)體界面態(tài)對器件電流增益有一定的限制，調(diào)整基極和發(fā)射極電極之間的距離可以有效減小界面態(tài)對增益的影響；基區(qū)厚度也是影響電流增

3、益的重要因素，通過改變基區(qū)厚度可以調(diào)節(jié)β的值。本文還對器件的直流溫度特性進(jìn)行了討論，證明了4H-SiC MSBJT具有在300℃以上高溫工作的能力。最后介紹了器件電流增益隨時間的退化現(xiàn)象，用簡單的理論解釋了堆垛缺陷對電流輸運的影響。 利用二端口網(wǎng)絡(luò)分析和s參數(shù)模型，本文還對MSBJT交流小信號特性進(jìn)行了模擬，提取了器件截止頻率fT、最高振蕩頻率fmax。 本文在器件模型建立、基本特性仿真等方面的工作對4H-SiC MSB