PDF《！＂的高温特性分析 ！》

,0 与温度有下列关 系: ,0 * ! (! (-1 $) C.! (.%

6 .% B ) C.G / [ ] C

456 = I !-1 ( ) $ , (!$) 式中, .%

6 为空穴有效质量, .% B 为电子有效质量, / 为普朗克常数, -1 为波耳兹曼常数, I 为G(H&

08 禁 带宽度: I * I (1)= C'

C

9 #1=G 9($ = C11) , (!7) 其中, I (1) 为C11J 时G(H&

08 的禁带宽度: I (1) * C'

!74K'

图#阈值电压随温度的变化曲线 考虑&

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和)0- 随温度的变化关系, 模拟出阈值 电压随温度的变化曲线如图 # 所示, 实验数据来 自[:] '

可见, 当温度从 C11J 增加至 $11J 时, 阈值电 压从 3K 下降至 ! :K, 理论与实验符合较好'

!-@ 随 温度下降是因为温度升高时, 根据 (!C) 和(!$) 式, ,0 增加, 费米势&

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减小, 再由 (##) 式可知界面态俘获 的电荷减少, 结果导致阈值电压降低'

特性模拟 利用上面所描述的迁移率和阈值电压与温度的 关系, 可模拟 G(H&

08 BHLM&

)NO 的0H! 特性随温度 的变化, 其中实验数据来自文献 [:] '

为了简化, 模拟 中取横向电场为器件刚达到饱和时的电场, 即1*#1(!P&

= !-@) '

(!:) 但实际电场比上式大, 用因子$ 予以修正, 则高场 散射迁移率表示为 1. (!P&

= !-@) , (!3) $为描述迁移率随横向电场增大而退化的系数, 为 拟合参数'

图!所示即为器件的输出特性随温度的 变化'

可以看到, 无论是高温还是室温, 模拟结果均 与实 验数据符合较好, 进一步表明G(H&

08 BH LM&

)NO 电流电压的温度特性主要受迁移率和阈值 电压随温度变化的影响'

模型中拟合参数取值如表

1 ! / ! 物理学报$G 卷!所示 图#不同温度下漏电流与漏源电压的关系 表!模型拟合参数 !$ %&

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01 讨论利用上面所建立的电流电压模型可分析 +23

456 73894:;

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工艺参数和结构参数在高温下对器 件电学性能的影响 模拟中取 )*'

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! ! # 温度对器件特性的影响 图0模拟了温度对最大沟道迁移率和阈值电压 的相对变化量 (相对于室温值) # $ABB 和#'

CD 的影响 模拟结果表明, # $ABB 随温度的升高先增大后减小, 而#'

CD 随温度升高而单调减小 温度升高时, 界面捕获 电荷减少, 界面态散射迁移率增加, 结果有效迁移率 增加;

当温度进一步升高时 ( E .$$,) , 由于表面粗 糙度散射和声子散射加强, 使得相应的迁移率的减 小大于界面态散射迁移率的增加, 从而电子有效迁 移率减小 另一方面, 温度升高, 费米势降低, 界面态 减少, 阈值电压减小 由此可见, 对于一定的器件结 构参数和工艺参数, 器件有一最佳工作温度范围, 如图0模拟结果是在 .$$, 左右, 这时电子有效迁移率 最大, 阈值电压较室温下降了约 #$F, 较为合适 ! $ 衬底掺杂浓度 !% 衬底掺杂浓度直接影响到 +23456 73894:;

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中图0温度对器件特性的影响 载流子浓度的大小, 而载流子浓度与器件电学性能 直接相关 图+模拟了 时# $ABB 和#'

CD 随衬 底掺杂浓度的变化 从图中可见, # $ABB 随衬底掺杂浓 度#= 先增大后减小, 而#'