半导体器件仿真温度

kkjjbb · 发表于 2013-4-19 17:18:44

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为什么半导体器件（如LED）在低温下仿真时更不容易收敛？高温下载流子数目更多，电流应该更大呀。

phoenixson · 发表于 2013-4-21 11:49:45

这种想法是错误的，如果你学过半导体物理的话会有这样一个认识 u= q*t/m* , 而 t=L/V, 其中 t应该是tao,我不去打这个字符了，u是miu，电子迁移率，这个含义是指tao为自由程除以电子速度，可以看到速度越快tao越小，而迁移率是以tao成正比，温度高时电子运动速度是快，但是电子自由运行时间变小，进而u变小，电流也就变小了，所以温度高时一般对应slow corner.

phoenixson · 发表于 2013-4-21 12:03:07

还有一个观点要纠正你，就是不是温度越高电子就越多，是和半导体中导带电子数有关系，当然也和禁带宽度有关系，这些宽度就和半导体的掺杂有关，重掺杂下，禁带很窄，价带电子容易跃迁到导带形成自由电子。如果想了解这些去看看洪特和泡利不相容原理，当然自由电子数也是和温度有关系的，但通常无掺杂下是本征状态，即电子和空穴符合率一致。

kkjjbb · 发表于 2013-4-22 10:53:12

回复 2# phoenixson

我明白了你说的温度高的时候电流会有slow corner，但这应该并不代表温度越高电流越小吧，大多数器件室温下都比低温下的电流要大很多，这主要就是热激发造成的自由载流子数目变多。

phoenixson · 发表于 2013-4-22 13:33:41

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我明白了你说的温度高的时候电流会有slow corner，但这应该并不代表温度越高电流越小 ...
kkjjbb 发表于 2013-4-22 10:53

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所以我说和禁带宽度和价带电子数目有关系，如果价带电子数越多，而禁带越小，就有更多的电子被激发到导带，形成自由电子，用于电流传输，而从理论上说热载流子密度确实是随着温度升高而增大（因为除了温度高的话，会有更多的晶格电子被激发，而同时还要受到硅的带隙能量的影响），但是还要取决于禁带宽度和驱动电子跃迁的电场强度，所以如果对于双极来说Vbe越大少子组成的电流越大，而如果是MOS器件，由于是多子传输，所以不受这个特性影响，但Vgs越大由多子组成的电流也越大。

phoenixson · 发表于 2013-4-22 13:37:55

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我明白了你说的温度高的时候电流会有slow corner，但这应该并不代表温度越高电流越小 ...
kkjjbb 发表于 2013-4-22 10:53

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补充一下，在双极电路中如果固定Vbe的话，温度升高的话，自由载流子确实是增多的。

zyffpga · 发表于 2013-4-22 14:46:55

确实是这样的

kkjjbb · 发表于 2013-4-22 21:36:43

回复 5# phoenixson

嗯，载流子数目受禁带宽度、价带电子数目及温度影响，在固定材料和器件结构的情况下，温度越高电流是越大的，但为什么低温（如液氦温度）下用许多器件仿真软件都得不到收敛的结果（室温很容易收敛）？有点不太明白

phoenixson · 发表于 2013-4-23 13:00:16

回复 phoenixson

嗯，载流子数目受禁带宽度、价带电子数目及温度影响，在固定材料和器件结构的情 ...
kkjjbb 发表于 2013-4-22 21:36

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这个我不清楚，不知道低温下哪些会影响它的收敛性，比如对扩散电流的影响。

kkjjbb · 发表于 2013-4-23 14:43:05

回复 9# phoenixson

嗯，还是要多谢谢你的解释，有机会多讨论。

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