博碩士論文 975201042 詳細資訊




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姓名 王傑龍(Chieh-lung Wang)  查詢紙本館藏   畢業系所 電機工程學系
論文名稱 圓弧形PN二極體崩潰特性之理論分析與模擬
(Theoretical Analysis and Simulation of Cylindrical PN Diode for Breakdown Characteristics)
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摘要(中) 本篇論文中,我們藉由加入離子衝撞游離模型於二維元件模擬器內,來模擬半導體元件內部載子雪崩崩潰之現象。首先,我們比較兩種不同結構,第一種為圓弧形PN接面,另一種為直線併圓弧PN接面,模擬不同接面深度與接面半徑對二極體崩潰特性的影響。再者,為了解釋曲率效應造成二極體崩潰電壓差異,我們引入圓柱坐標系之波松方程式搭配半導體物理觀念,進一步推導圓柱形陡峭PN 二極體之理論電場及電位公式,並分析理論計算與程式模擬數據差異,針對造成兩者數據差異的原因予以改善,同時驗證二維元件模擬器之可靠性。最後,為了讓使用者能快速驗證設計元件結構和全面性變化,我們將位階顯示概念整合於二維元件模擬器中,並以相同基準點設計圓弧形PN二極體與直線併圓弧PN二極體兩種結構,透過位階顯示器檢視兩者結構間差異,同時探討直線接面結構對電性影響。
摘要(英) In this thesis, we design a 2-D device simulator which includes the impact-ionization model to simulate the avalanche breakdown. First, we discuss two device structures. One is cylindrical P-N junction and the other is plane and cylindrical P-N junction. We also simulate various junction depths and radiuses for studying the curvature effect on breakdown characteristics. Second, to explain about curvature effect on diode breakdown, we derive electric field and electric potential formula from Poisson’s equation at cylindrical coordinates by using semiconductor physics. Also, we analyze and improve the difference between analytical equation and numerical simulation to verify the validity of 2-D device simulator. Finally, in order to quickly verify the device structure and simulation results, we design a 2-D levelized indicator. The levelized indicator can be used to quickly check the 2-D simulation results of the above-mentioned two device structures. Besides, the levelized indicator is a very useful tool for user to obtain an overall 2-D distribution such as potential distribution.
關鍵字(中) ★ 模擬
★ 崩潰
★ 圓弧形二極體
關鍵字(英) ★ Simulation
★ Breakdown
★ Cylindrical PN Diode
論文目次 摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
圖目錄 IV
表目錄 VI
第一章 簡介 1
第二章 曲率效應對元件崩潰特性之探討 2
2.1 二維等效電路及衝撞游離模擬電路 2
2.2 曲率之定義與程式模擬方法 9
2.3 圓弧形PN二極體之崩潰特性 12
2.4 含片段直線與圓弧形PN二極體之崩潰特性 16
第三章 圓弧形P-N接面理論分析與驗證 21
3.1 圓柱形陡峭P-N接面電場及電位之理論推導 21
3.2 以模擬萃取理論所需之空乏區寬度 23
3.3 模擬與理論之比較 27
第四章 位階顯示器與二維半導體元件模擬 31
4.1 位階顯示器之設計理念 31
4.2 位階顯示器之開發 33
4.3 位階顯示器之應用 35
第五章 結論 41
參考文獻 43
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[12] D. A. Neaman, “Semiconductor Physics and Devices: Basic
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指導教授 蔡曜聰(Yao-tsung Tsai) 審核日期 2010-7-5
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