silvaco学习日记(七)--对之前一些问题的解决以及一些新的问题

这篇博客记录了作者在使用Silvaco进行4H-SiC IGBT仿真时遇到的问题及部分解决方案。主要问题包括内存分配不足、仿真结果与文献不符、阈值电压计算问题以及不同物理模型对结果的影响。作者尝试通过缩小器件尺寸减轻计算量,但依然未能解决阈值电压仿真问题。此外,界面陷阱密度的改变并未如预期影响电流,可能与表面载流子迁移率和浓度有关。作者计划进一步研究物理模型的作用和IGBT的界面陷阱电荷效应。

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在之前的博客中,我写出了最近仿真中的一些问题:
①内存分布不足问题;
②仿真所得曲线与文献中的曲线不符合问题;
③只有将栅极的长度加长才可以得到比较理想的曲线。
目前解决的问题只有①
以下的仿真是基于文献“On the Assessment of Temperature Dependence of 10 - 20 kV 4H-SiC
IGBTs Using TCAD ”
仿真结构以及相关浓度图如下:
在这里插入图片描述

结构仿真的代码如下:

go atlas simflag="-p 4"
mesh width=1
x.mesh loc=0 spac=0.2
x.mesh loc=3 spac=0.1
x.mesh loc=9 spac=0.1
x.mesh loc=13 spac=0.1
x.mesh loc=15 spac=0.1
x.mesh loc=16 spac=0.1
x.mesh loc=28 spac=0.1
x.mesh loc=29 spac=0.1
x.mesh loc=31 spac=0.2
x.mesh loc=35 spac=0.1
x.mesh loc=41 spac=0.2
x.mesh loc=44 spac=0.2

y.mesh loc=-0.1 spac=0.1
y.mesh loc=-0.05 spac=0.1
y.mesh loc=0 spac=0.1
y.mesh loc=0.25 spac=0.1
y.mesh loc=0.5 spac=0.1
y.mesh loc=180 spac=4
y.mesh loc=180.3 spac=0.1
y.mesh loc=185.3 spac=0.1
y.mesh loc=185.4 spac=0.1

region number=1 x.min=0 x.max=44 y.min=0 y.max=185.3 material=sic-4H
region number=2 x.min=0 x.max=9 y.min=-0.1 y.max=0 material=nickel
region number=3 x.min=9 x.max=13 y.min=-0.1 y.max=0 material=si3n4
region number=4 x.min=13 x.max=31 y.min=-0.1 y.max=0 material=sio2
region number=5 x.min=13 x.max=31 y.min=-0.1 y.max=-0.05 material=nickel
region number=6 x.min=31 x.max=35 y.min=-
Silvaco TCAD是一款功能强大的半导体工艺和器件仿真软件,广泛应用于半导体器件的设计和优化。N-JFET(N型结型场效应晶体管)是其中一种常见的半导体器件。下面是使用Silvaco TCAD进行N-JFET仿真的基本步骤: ### 1. 定义器件结构 首先,需要定义N-JFET的器件结构,包括掺杂浓度、几何形状和材料属性。可以使用Silvaco的DevEdit工具来创建和编辑器件结构。 ### 2. 设置仿真参数 在定义好器件结构后,需要设置仿真参数。这些参数包括温度、电压范围、电流密度等。可以使用Silvaco的DeckBuild工具来编写和运行仿真脚本。 ### 3. 运行仿真 使用Silvaco的Atlas工具运行仿真。Atlas会根据设置的参数和器件结构进行电学特性仿真,生成电流、电压、电场等数据。 ### 4. 分析结果 仿真完成后,可以使用TonyPlot工具对结果进行分析。TonyPlot提供了丰富的图形化界面,可以直观地展示电流-电压特性、电场分布等。 ### 5. 优化设计 根据仿真结果,可以对N-JFET的设计进行优化。例如,调整掺杂浓度、改变几何形状等,以达到预期的电学性能。 ### 具体步骤示例 1. **定义器件结构**: ```plaintext go atlas mesh space.mult=1.0 region num=1 silicon electrode name=gate x.min=0.0 x.max=1.0 y.min=0.0 y.max=0.0 electrode name=drain x.min=2.0 x.max=2.0 y.min=0.0 y.max=1.0 electrode name=source x.min=0.0 x.max=0.0 y.min=0.0 y.max=1.0 doping uniform conc=1e15 n.type doping gaussian conc=1e18 p.type peak=0.5 char.length=0.1 save outf=njfet.str ``` 2. **设置仿真参数**: ```plaintext go atlas mesh inf=njfet.str solve init solve vdrain=0 vgate=0 solve vdrain=0.1 vgate=0 solve vdrain=0.2 vgate=0 ... save outf=njfet_des.dat ``` 3. **运行仿真**: ```plaintext go atlas mesh inf=njfet.str solve init solve vdrain=0 vgate=0 solve vdrain=0.1 vgate=0 solve vdrain=0.2 vgate=0 ... save outf=njfet_des.dat ``` 4. **分析结果**: 使用TonyPlot打开仿真结果文件`njfet_des.dat`,进行分析和可视化。 通过以上步骤,可以对N-JFET进行全面的仿真和分析,从而优化其设计,提高性能。
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