文档介绍：AlGaN HEMT模拟方法研究
姓名:曹永霄
专业:电子科学与技术
指导老师:汪再兴
学号:200709638
兰州交通大学毕业论文
半导体器件模拟
一、器件模拟技术和概念与发展简况
器件模拟是根据器件的杂质分布剖面结构,利用器件模型,通过计算机模拟计算得到半导体器件终端特性。
器件模拟是一项模型的技术,器件的实际特性能利用这种模型从理论上予以模拟,因此它是一种可以在器件研制出来之前予示器件性能参数的重要技术。
半导体器件模拟
器件模拟有两种方法:一种是器件等效电路模拟法;另一种是器件物理模拟法。
(1)器件等效电路模拟法是依据半导体器件的输入、输出特性建立模型分析它们在电路中的作用,而不关心器件内部的微观机理,在电路模拟中常用这种方法。
(2)器件物理模拟法则从器件内部载流子的状态及运动出发,依据器件的几何结构及杂质分布,建立严格的物理模型及数学模型,运算得到器件的性能参数,这种方法能深刻理解器件内部的工作原理、能定量分析器件性能参数与设计参数之间的关系.
半导体器件模拟
器件物理模拟技术是70年代以后发展起来的,多年来相继出现了多种具体方法,主要有三种:
①有限差分法
②有限元法
③Monte Carlo法
前二种是离散数值模拟法,是目前模拟常规半导体器件的主要方法,其中有限差分法是最早发展起来的,方法比较简单,容易掌握,但是几何边界复杂的半导体器件,用多维有限差分法碰到较大的困难;有限元法与有限差分法相比,对区间的离散方法比较自由,容易适应复杂的器件边界。
半导体器件模拟
二、与基本半导体方程组相关物理参数
  为了模拟器件内部性能,我们必须求解上述的半导体基本方程组,为此首先要考虑与基本方程组联系的几个附加参数,例如迁移率μp、μn,由于电流同迁移率有正比的依赖关系,为了进行模拟,需要通过建立物理参数模型,定量确定适用的、精确的迁移率值。实际上,半导体器件任何定量的,甚至定性的模拟,都取决于这些参数可适用的模型。为此本节将讨论最重要的物理参数模型问题。
半导体器件模拟
1、低场载流子迁移率模型
我们知道,载流子的迁移率涉及到晶格的热振动,离化杂质、中性杂质、定位、填隙原子、位错,表面以及电子和空穴自身引起的散射等微观机理。由于它们的相互作用是极其复杂的,因而给出精确的模型是困难的。从另一方面讲,为了模拟的目的也不必基于更复杂理论模型的更精确的公式,这样可能导致计算机时的大幅度膨胀,失去模拟的经济价值。所以目前已发表的用唯象表示式作为各种各样实验上观察到的迁移率现象的模型可以使用。
半导体器件模拟
AlGaN的低场迁移率模型
半导体器件模拟
其中表示最小电子迁移率;表示最大电子迁移率;Nt表示迁移率随杂质浓度增加而下降所对应的参考杂质浓度;、a和b均为迁移率解析模型中的指数因子。
半导体器件模拟
AlGaN输运方程
对于输运方程我们主要介绍了下面几个方面
密度梯度
半导体器件模拟
模拟结果
下面的一组图是不同反向栅压VDS 下的电子浓度分布模拟图。
(a) VGS=0V时电子浓度分布
(b) VGS =-