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半导体器件仿真温度

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发表于 2013-4-19 17:18:44 | 显示全部楼层 |阅读模式

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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。
发表于 2013-4-21 11:49:45 | 显示全部楼层
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.
发表于 2013-4-21 12:03:07 | 显示全部楼层
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。
 楼主| 发表于 2013-4-22 10:53:12 | 显示全部楼层
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。
发表于 2013-4-22 13:33:41 | 显示全部楼层



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。
发表于 2013-4-22 13:37:55 | 显示全部楼层


回复  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 ...
kkjjbb 发表于 2013-4-22 10:53



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。
发表于 2013-4-22 14:46:55 | 显示全部楼层
确实是这样的
 楼主| 发表于 2013-4-22 21:36:43 | 显示全部楼层
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
发表于 2013-4-23 13:00:16 | 显示全部楼层


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



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。
 楼主| 发表于 2013-4-23 14:43:05 | 显示全部楼层
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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