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《西安电子科技大学》 2010年
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半绝缘碳化硅光导开关的仿真研究

倪娜  
【摘要】: 本文探讨了衬底材料掺杂浓度、陷阱浓度、外界入射脉冲光及外加电压等因素对不同尺寸的光导开关的工作特性的影响,具体分析了其机理以及对于改善光导开关工作性能的意义。 采用钒掺杂半绝缘n型6H-SiC作为衬底建立横向光导开关模型,当横向总宽度150μm、电极宽度30μm、纵向厚度15μm时,陷阱浓度为1×1015cm-3的光导开关暗电阻达3×106Ω,比陷阱浓度为1×1014cm-3的光导开关暗电阻率增加了高达104倍。因此通过控制陷阱浓度可以有效改善光导开关的暗态特性。 瞬态光电流上升时间为1.06ns,下降时间约1.56ns。陷阱浓度越大,上升时间与下降时间也越小,但峰值光电流偏小。带隙中的深能级束缚自由电子实现补偿作用外,还有限制迁移率及载流子寿命等特点。器件工作于本征吸收模式,验证了Bohr频率定则,即入射光子的能量必须大于禁带宽度,才能得到有效的光电流。 SiC光导开关尺寸增至1000μm×450μm,其电极为100μm,当光能密度为300W/cm2,入射光波长为300nm,外加电压为50V时,峰值电流可达25.1A/μm。上升时间为4.2ns左右,下降时间则稳定在8.62ns左右。为了使光导开关高速化,需要在减小光激励载流子移动距离的同时也使载流子高速移动,即要求减小电极间隔,增大外加电压。 最后,本文还探讨了提高光电导开关的输出功率,优化关断特性,制作高质量的欧姆接触电极的方法以及本光导开关模型的工艺实现与性能测试的基本规划。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM564

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