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实验2PN结二极管特性仿真1、实验内容（1）PN结穿通二极管正向I-V特性、反向击穿特性、反向恢复特性等仿真。（2）结构和参数：PN结穿通二极管的结构如图1所示，两端高掺杂，n-为耐压层，低掺杂，具体参数：器件宽度4μm，器件长度20μm，耐压层厚度16μm，p+区厚度2μm，n+区厚度2μm。掺杂浓度：p+区浓度为1×1019cm-3，n+区浓度为1×1019cm-3，耐压层参考浓度为5×1015cm-3。图1普通耐压层功率二极管结构2、实验要求（1）掌握器件工艺仿真和电气性能仿真程序的设计（2）掌握普通耐压层击穿电压与耐压层厚度、浓度的关系。3、实验过程#启动Athenagoathena#器件结构网格划分；linexloc=0.0spac=0.4linexloc=4.0spac=0.4lineyloc=0.0spac=0.5lineyloc=2.0spac=0.1lineyloc=10spac=0.5lineyloc=18spac=0.1lineyloc=20spac=0.5#初始化Si衬底；initsiliconc.phos=5e15orientation=100two.d#沉积铝；depositalumthick=1.1div=10#电极设置electrodename=anodex=1electrodename=cathodebackside#输出结构图structureoutf=cb0.strtonyplotcb0.str#启动Atlasgoatlas#结构描述0Wp+n-n+dopingp.typeconc=1e20x.min=0.0x.max=4.0y.min=0y.max=2.0uniformdopingn.typeconc=1e20x.min=0.0x.max=4.0y.min=18y.max=20.0uniform#选择模型和参数modelscvtsrhprintmethodcarriers=2impactselb#选择求解数值方法methodnewton#求解solveinitlogoutf=cb02.logsolvevanode=0.03solvevanode=0.1vstep=0.1vfinal=5name=anode#画出IV特性曲线tonyplotcb02.log#退出quit图2为普通耐压层功率二极管的仿真结构。正向I-V特性曲线如图3所示，导通电压接近0.8V。图2普通耐压层功率二极管的仿真结构图3普通耐压层功率二极管的正向I-V特性曲线运用雪崩击穿的碰撞电离模型，加反向偏压，刚开始步长小一点，然后逐渐加大步长。solvevanode=-0.1vstep=-0.1vfinal=-5name=anodesolvevanode=-5.5vstep=-0.5vfinal=-20name=anodesolvevanode=-22vstep=-2vfinal=-40name=anodesolvevanode=-45vstep=-5vfinal=-240name=anode求解二极管反向IV特性，图4为该二极管的反向I-V特性曲线。击穿时的纵向电场分布如图5所示，最大电场在结界面处，约为2.5×105V•cm-1，在耐压层中线性减小到80000V•cm-1。图4普通耐压层功率二极管的反向I-V特性曲线图5普通耐压层功率二极管击穿时的电场分布导通的二极管突加反向电压,需要经过一段时间才能恢复反向阻断能力。电路图如图6所示。设t=0前电路已处于稳态，Id=If0。t=0时，开关K闭合，二极管从导通向截止过渡。在一段时间内，电流Id以di0/dt=-Ur/L的速率下降。在一段时间内电流Id会变成负值再逐渐恢复到零。仿真时先对器件施加一个1V的正向偏压，然后迅速改变电压给它施加一个反向电压增大到2V。solvevanode=1logoutf=cj2_1.logsolvevcathode=2.0ramptime=2.0e-8tstop=5.0e-7tstep=1.0e-10反向恢复特性仿真时，也可以采用如图7的基本电路，其基本原理为：在初始时刻，电阻R1的值很小，电阻R2的值很大，例如可设R1为1×10-3，R2为1×106；电感L1可设为3nH；电压源及电流源也分别给定一个初始定值v1，i1；那么由于R2远大于R1，则根据KCL可知，电流i1主要经过R1支路，即i1的绝大部分电流稳定的流过二极管，二极管正向导通，而R2支路几乎断路，没有电路流过。然后，在短暂的时间内，使电阻R2的阻值骤降。此时，电阻器R2作为一个阻源，其阻值在极短的时间间隔内以指数形式从1×106下降到1×10-3。这一过程本质上是使与其并联的连在二极管阳极的电流源i1短路，这样电流i1几乎全部从R2支路流过，而二极管支路就没有i1的分流，此刻电压源v1开始起作用，二极管两端就被施加了反偏电压，由于这些过程都在很短的时间内完成，因而能够很好的实现二极管反向恢复特性的模拟。反向恢复特性仿真图如图8所示，PN结功率二极管的反向恢复时间约为50ns。图6反向恢复特性测试原理电路图图7二极管反向恢复特性模拟电路图图8器件反向恢复特性曲线实验3PN结终端技术仿真1、实验内容由于PN结在表面的曲率效应，使表面的最大电场常大于体内的最大电场，器件的表面易击穿，采用终端技术可使表面最大电场减小，提高表面击...