本推文針對讀者提出的兩個問題進(jìn)行系統(tǒng)解答，一是關(guān)于二極管正向?qū)ㄆ陂g的歐姆損耗，二是如何把測試的數(shù)據(jù)導(dǎo)入仿真軟件，便于不斷調(diào)整條件后，實現(xiàn)仿真與實測的便捷對比。

PART 01

PN結(jié)二極管正向歐姆損耗

問題描述

仿真分析

有的用戶在仿真一個簡單的二極管結(jié)構(gòu)時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PN結(jié)兩邊的摻雜濃度較淡時，二極管的正向?qū)ㄌ匦郧€不是一直指數(shù)形式上升的，而把PN結(jié)兩邊濃度增加到足夠大時，二極管的正向?qū)ㄌ匦郧€才符合預(yù)期的指數(shù)式增長。這是因為二極管開啟后，發(fā)生的大注入和電導(dǎo)調(diào)制能力受到P區(qū)和N區(qū)的濃度影響。所謂大注入效應(yīng)，是指注入某區(qū)的非平衡少子的濃度大于該區(qū)的平衡多子濃度。如果半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜較小，接近本征區(qū)，微觀表現(xiàn)為大注入時到某區(qū)的非平衡少子濃度較低，發(fā)射或注入效率較低；宏觀表現(xiàn)為大注入導(dǎo)致的二極管通態(tài)電阻下降程度因輕摻雜區(qū)域的存在產(chǎn)生歐姆損耗，除了降低二極管的電流能力，而且會導(dǎo)致電流的增速放緩。從下圖仿真結(jié)果可以看出，對同一PN結(jié)二極管，當(dāng)P區(qū)的濃度和N區(qū)的濃度為15次方量級時，二極管的正向?qū)ㄌ匦詴嬖跉W姆損耗，導(dǎo)致二極管的正向電流不是隨著正向電壓指數(shù)形式增長。而當(dāng)P區(qū)的濃度和N區(qū)的濃度為19次方量級時，二極管的正向?qū)ㄌ匦圆淮嬖跉W姆損耗。

PiN二極管實測曲線

PART 02

測試結(jié)果導(dǎo)入仿真

需求描述

方法整理

測試的曲線往往是仿真對比的重要依據(jù)，如果每次都把仿真的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，在Excel/Origin中作圖對比較為麻煩，不如把測試的數(shù)據(jù)導(dǎo)入進(jìn)仿真TCAD工具，使用Svisual打開曲線，這樣，仿真就可以方便與測試曲線進(jìn)行對比，便于仿真結(jié)果擬合測試曲線。具體方法是：把如含有Vg和Id兩列的IdVg測試數(shù)據(jù)，點擊左上角文件→另存為→Test_Data.csv→通過如共享文件夾放入含有TCAD軟件Linux內(nèi)。在Svisual左上角點Open File，選擇Test_Data.csv文件，將Vg放于X軸，將Id放于Y軸即可將測試的結(jié)果在Sivusal內(nèi)繪制出來。后面再把仿真的曲線導(dǎo)入，疊加對比，在校準(zhǔn)的時候就顯得十分方便。