在許多電子設備的使用中,均需要外部系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電流,這種能夠為負載提供恒定電流的裝置被稱為恒流源。作為恒流源的一個分支,分立恒流器件具有膝點電壓低、恒流特性好、應用電路簡單等特點。近年來,分立恒流器件發(fā)展迅速并被廣泛應用到恒流源、穩(wěn)壓源、LED照明、放大器以及電子儀器的保護電路中。隨著LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及應用市場對高性能恒流源的需求,分立恒流器件受到廣泛研究,包括新結構的研究,以及相關工藝實現(xiàn)的研究。然而,目前的恒流器件產(chǎn)品,存在在膝點電壓較高、正向擊穿電壓較低的問題,在溫度穩(wěn)定性方面距離實際應用要求還有一定的差距。傳統(tǒng)的恒流器件,其物理結構與工作機理限制了其溫度系數(shù)進一步降低,因此需要從物理機理上探索研究提高恒流器件溫度穩(wěn)定性的方法�；诖�,本文旨在設計一種恒流器件,在提高電流能力、降低膝點電壓的同時,提高器件的溫度穩(wěn)定性。本文提出并通過實驗驗證了一種低溫度系數(shù)的新型恒流器件結構,該結構通過引入空穴電流提高器件電流能力,降低膝點電壓,并通過調(diào)整空穴與電子電流比例實現(xiàn)低溫度系數(shù)。本課題針對所提出的恒流器件結構,建立飽和電流模型,結合半導體材料特性與溫度變化關系,推導恒流值與溫度關系表... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

載流子-載流子之間散射對電子與空穴遷移率的影響[42]

第三章新型恒流器件仿真設計27在Medici中，電子與空穴的壽命與晶格溫度的關系可表示為：EXN.TAUnn,,,300TxyTxy(3-26)EXP.TAUpp,,,300TxyTxy(3-27)EXN.TAU與EXP.TAU默認值為0，這破壞了壽命與溫度的關系。實際上，載流子壽命與具體的樣品相關，不同雜質(zhì)與缺陷表現(xiàn)出不同的值。結合參考文獻[50]所給出的經(jīng)驗公式的簡化表達式1.57510T300，在后續(xù)仿真中，EXN.TAU與EXP.TAU取值為1.5。當載流子從高能級向低能級躍遷，發(fā)生電子空穴復合時，并把能量傳輸?shù)降谌N粒子，這種復合過程被稱為俄歇復合，與碰撞電離過程相反。俄歇復合過程在決定重摻雜區(qū)小注入載流子壽命以及輕摻雜區(qū)大注入過剩載流子壽命起著重要作用。圖3-4為硅中俄歇復合壽命與摻雜濃度或注入載流子濃度關系圖。圖3-4俄歇復合壽命[42]對于重摻雜的N型與P型硅，由俄歇復合決定的少數(shù)載流子壽命為：Auger,n31212.810n(3-28)Auger,p31211.010p(3-29)

電子科技大學碩士學位論文34本課題中深槽深入至P型襯底，深槽刻蝕深度將由外延層厚度決定；圖3-6新型恒流器件工藝流程4）場氧形成，利用熱過程熱生長場氧，并在深槽內(nèi)形成一定厚度的氧化層，同時對步驟二中注入的P型雜質(zhì)進行推結，增加其曲率半徑，形成終端保護環(huán)，通過將終端保護環(huán)的推結熱過程與場氧化熱過程合并，減少熱預算，降低襯底雜質(zhì)反擴對外延層厚度的影響；場氧形成之后淀積poly填充隔離槽；5）JFET區(qū)雜質(zhì)注入與推結，采用光刻、刻蝕工藝，刻蝕場氧化層形成有源區(qū)，犧牲氧化去除表面由于離子刻蝕造成的損傷，利用場氧化層作為阻擋層注入N型雜質(zhì)，并通過高溫過程進行雜質(zhì)擴散，降低JFET區(qū)電阻；6）pwell區(qū)形成，進行離子注入前預氧化，通過光刻工藝形成注入窗口，進行P型雜質(zhì)注入，并進行高溫推結過程，形成pwell區(qū)，如圖3-7(b)所示；7）耗盡型溝道的形成，利用離子注入工藝，在硅片表面注入N型雜質(zhì)，與pwell區(qū)的P型雜質(zhì)進行雜質(zhì)補償，形成耗盡型溝道，提供電子導通路徑；如圖3-7(c)所示；考慮到工藝過程中所存在的推結和氧化工藝將對表面耗盡溝道離子分布產(chǎn)生較大的影響，故后續(xù)過程應盡量減少熱過程；8）N+歐姆接觸形成，采用光刻膠作為表面N+注入阻擋，形成重摻雜N+歐姆接觸；9）P+歐姆接觸形成，淀積氧化層，采用光刻、刻蝕工藝，刻蝕表面氧化層，形成陰極接觸孔，利用表面的氧化層作為P+注入阻擋層，形成重摻雜P+歐姆接觸，

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]A Lateral Regulator Diode with Field Plates for Light-Emitting-Diode Lighting[J]. 何逸濤,喬明,李路,代剛,張波,李肇基.  Chinese Physics Letters. 2016(09)
[3]功率半導體器件與功率集成技術的發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 孫偉鋒,張波,肖勝安,蘇巍,成建兵.  中國科學:信息科學. 2012(12)
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[10]半導體恒流二極管[J].   杭州大學學報(自然科學版). 1977(01)

博士論文
[1]硅基AlGaN/GaN功率二極管研究[D]. 張安邦.電子科技大學 2019

碩士論文
[1]用于感性負載的高精度高穩(wěn)定度恒流源研究[D]. 查達潤.哈爾濱工業(yè)大學 2019
[2]一種用于LED驅(qū)動的橫向恒流器件設計[D]. 代剛.電子科技大學 2016
[3]硅基恒流二極管的設計[D]. 劉嬌.貴州大學 2015
[4]硅基恒流二極管的設計[D]. 馮曉敏.大連理工大學 2012
[5]絕緣柵雙極晶體管（IGBT）低溫特性研究[D]. 張玉林.中國科學院研究生院（電工研究所） 2005



本文編號：3397405