PN结仿真研究：碰撞电离与偏压关系的 Miller 模型

"PN结碰撞电离积分与外加偏压关系的仿真研究" 这篇论文主要探讨了PN结中碰撞电离积分与外加反向偏压之间的关系，并进行了深入的仿真研究。碰撞电离是半导体器件中雪崩击穿过程的关键机制之一，它涉及到载流子在电场作用下与晶格原子的碰撞，导致电子-空穴对的产生。在PN结中，当反向电压增大到一定程度时，这种碰撞电离效应会加剧，最终可能导致雪崩击穿，这是一种非线性的电流增大的现象。 作者们从MEDICI（Multiphysics Electrodiffusion in Crystalline Semiconductors Integrated Circuit Simulator）软件中的Chynoweth模型出发，该模型描述了半导体材料中碰撞电离的过程。Chynoweth模型考虑了电荷载流子与晶格的相互作用，以及由此产生的二次电子和空穴对的生成。通过MATLAB软件进行曲线拟合，他们分析了碰撞电离积分随反向电压变化的规律，以期找到一个更精确的数学关系，即所谓的Miller关系式。 Miller关系式是描述碰撞电离积分与反向电压之间关系的经典公式，它对于理解和预测PN结的雪崩击穿行为至关重要。在论文中，作者们不仅得到了与MEDICI仿真结果更吻合的Miller关系式，还提出了掺杂浓度与该公式中S参数的经验表达式。这个S参数通常用于描述碰撞电离过程的强度，其值受到材料性质、掺杂浓度和温度等因素的影响。 通过对比仿真结果，论文的作者验证了所采用的仿真方法的有效性和准确性。这种方法对于设计和优化半导体功率器件，如二极管、晶体管等，具有重要的实践意义，因为它可以帮助工程师更好地理解和控制器件的工作特性，特别是在高电压应用中防止雪崩击穿的发生。 关键词“雪崩击穿”和“碰撞电离”表明了研究的核心内容，而“数据拟合”则强调了使用数值方法来解析物理现象的重要性。这篇论文的贡献在于提供了一种改进的工具，可以更准确地模拟和预测PN结在高压条件下的行为，对于半导体器件的设计和性能评估具有实际价值。 中图分类号TN311+.1将这篇论文归类为电子技术领域，特别是半导体器件部分。StateKeyLaboratoryofElectronicThinFilmsandIntegratedDevices,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Chengdu610054则指明了研究的机构背景，即位于中国成都的电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，这是一家在半导体研究方面享有盛誉的研究机构。 这篇论文对理解PN结的碰撞电离现象及其与外加电压的关系提供了新的视角和工具，对于进一步优化半导体功率器件的性能具有重要的理论和实践指导意义。