algangan场效应肖特基二极管fesbd性能分析word格式论文.docxVIP

摘 要GaN 基半导体材料具有宽禁带、高电子漂移速度、高热导率、耐腐蚀、抗辐 射等突出优点，在制作高温、高频、大功率电子器件方面有着得天独厚的优势。 常规 GaN 肖特基二极管（SBD）具有高击穿电压特性，而在 AlGaN/GaN 异质结 上采用不同势垒高度金属形成复合肖特基接触的场效应肖特基二极管（FESBD） 则兼具高反向击穿电压和低正向导通电压，非常适合用作保护感性负载电路的续 流二极管，本文针对 FESBD 进行了器件性能的仿真和优化分析。通过计算基于 GaN 材料、AlGaN 材料和 AlGaN/GaN 异质结材料的常规 SBD 的 I-V 特性，成功实现了反向击穿特性的仿真，获得了器件击穿电压与材料背景 掺杂浓度等参数的依赖关系，确立了合理的模型和参数值范围。基于 AlGaN/GaN 异质结 SBD 的肖特基势垒高度对器件的影响机理分析，对 不同金属形成复合肖特基接触的 SBD 研究了低势垒包围高势垒和高势垒包围低 势垒两种复合方式对器件性能的影响。发现由于器件中最大电场出现在阳极靠近 阴极的边缘，两种复合方式得到的器件性能截然不同，前者性能类似低肖特基势 垒 SBD，后者则形成高反向击穿电压和低正向导通电压的 FESBD 器件性能：位 于阳极边缘的高势垒保证了高击穿电压（达到同样高势垒 AlGaN/GaN SBD 的击 穿电压），位于阳极中部的低势垒导致大的正向电流和低导通电压。改变 FESBD 中不同肖特基接触的面积比研究其对 FESBD 的性能影响发现， 低势垒接触面积的增大会增大正反向电流，但反向击穿电压大小在相当大的高/ 低势垒面积比（5:1～1:9）的范围内保持不变。这对器件的结构优化和减少高势 垒贵金属的工艺成本具有积极的指导意义。关键词：GaN肖特基FESBDAlGaN/GaNAbstractGaN-based semiconductor material processes the advantages of wide band gap， high electron drift velocity，high heat conductivity, high resistance of corrosion and radiation, etc.. It’s well suited to fabricate electronic devices used in high temperature， high frequency，high power applications. Conventional GaN schottky barrier diode(SBD) can deliver high breakdown voltage, while AlGaN/GaN hetero junction field-effect schottky barrier diode (FESBD) with a schottky contact formed by metals with different barrier heights (SBH) shows both high reverse breakdown voltage and low positive turn-on voltage and is very suitable to use as a flyback diode in the circuits with inductive load. This thesis focuses on the device performance simulation of AlGaN/GaN FESBD and the device optimization.The reverse breakdown characteristic simulation is successfully accomplished by calculate the conventional SBD I-V characteristics based on pure GaN，pure AlGaNand the AlGaN/GaN hetero junction. It is obtained the dependence of device breakdown voltage on the material parameters such as background doping concentration and etc. the reasonable model and parameter value range are ascertained.With analysis of how the schottky barrier he