📄Работа №187290
Тема: Моделирование лавинного S-диода из GaAs с некомпенсированным каналом по основной образовательной программе подготовки бакалавров
Тип работы
Бакалаврская работа
Предмет
физика
Объем:
32 листов
Год:
2024
Просмотров:
52
4320
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
АННОТАЦИЯ 3
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Литературный обзор 5
1.1 Лавинные S-диоды 5
1.2 Биполярные лавинные транзисторы из GaAs 9
1.3 Фотоэлектрические ключи Lock-On HG PCSS из GaAs 12
1.4 Обострители из GaAs 15
1.5 Выводы по литературному обзору 15
2. Методика эксперимента 17
2.1 Synopsys sentaurus TCAD 17
2.2 Описание программы 17
2.3 Описание структур S-диодов 19
3 Результаты и обсуждения 21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 27
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Литературный обзор 5
1.1 Лавинные S-диоды 5
1.2 Биполярные лавинные транзисторы из GaAs 9
1.3 Фотоэлектрические ключи Lock-On HG PCSS из GaAs 12
1.4 Обострители из GaAs 15
1.5 Выводы по литературному обзору 15
2. Методика эксперимента 17
2.1 Synopsys sentaurus TCAD 17
2.2 Описание программы 17
2.3 Описание структур S-диодов 19
3 Результаты и обсуждения 21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 27
📖 Введение
Сверхбыстрые переключатели или же лавинные S-диоды, обостряющие диоды, фотоэлектрические ключи HG PCSS на основе арсенида галлия с глубокой примесью, позволяют эффективно управлять мощностью: от нескольких сотен ватт до нескольких гигаватт, обеспечивая переключение за временной промежуток от 0.1 до 1 наносекунды. Данные устройства находят применение в области силовых импульсных технологий оборонного и специального назначения, а также в физике высоких энергий. Малые по мощности ключи (диоды) могут быть внедрены в системы сверхширокополосной локации и радиоэлектронного противодействия при условии минимизации временной нестабильности (джиттера) до допустимого уровня. К примеру, для синхронизации десятков передающих антенн активной фазированной решетки с временем переключения в 100 пикосекунд требуется применение ключей с дисперсией нестабильности в пределах 15 - 25 пикосекунд, что возможно при определённых условиях.
Ключи для генерации токовых импульсов в схемах импульсного питания малогабаритных твердотельных лидаров обладают большой перспективой. Они не требуют высокой стабильности при использовании методов временного пролета (ToF) и могут работать на низкоомную нагрузку с высокой эффективностью по сравнению с известными усилителями или выключателями тока на основе кремния.
Недавние исследования показывали, что в условиях генерации серии токовых импульсов на определенных (высоких) частотах в структуре S-диода формируются каналы n-типа проводимости. Данные каналы определяют локальные области, в которых происходит шнурование тока при последующем переключении. В пределах каждого канала отсутствуют электронно-дырочные переходы, так как глубокая акцепторная примесь перезаряжается в них за счет предыдущих переключений, и тем самым, акцепторы становятся нейтральными. В существующих S-диодах формирование каналов происходит случайным образом (из-за наличия неоднородного распределения примеси). Однако, представляет интерес переключение по заранее сформированным каналам. В связи с этим перспективным является разработка технологического процесса селективного легирования структур из GaAs для нового типа лавинных S-диодов. Данная работа направлена на предварительные исследования такой возможности: моделирование S-диодных структур со встроенным каналом п-типа.
Ключи для генерации токовых импульсов в схемах импульсного питания малогабаритных твердотельных лидаров обладают большой перспективой. Они не требуют высокой стабильности при использовании методов временного пролета (ToF) и могут работать на низкоомную нагрузку с высокой эффективностью по сравнению с известными усилителями или выключателями тока на основе кремния.
Недавние исследования показывали, что в условиях генерации серии токовых импульсов на определенных (высоких) частотах в структуре S-диода формируются каналы n-типа проводимости. Данные каналы определяют локальные области, в которых происходит шнурование тока при последующем переключении. В пределах каждого канала отсутствуют электронно-дырочные переходы, так как глубокая акцепторная примесь перезаряжается в них за счет предыдущих переключений, и тем самым, акцепторы становятся нейтральными. В существующих S-диодах формирование каналов происходит случайным образом (из-за наличия неоднородного распределения примеси). Однако, представляет интерес переключение по заранее сформированным каналам. В связи с этим перспективным является разработка технологического процесса селективного легирования структур из GaAs для нового типа лавинных S-диодов. Данная работа направлена на предварительные исследования такой возможности: моделирование S-диодных структур со встроенным каналом п-типа.
✅ Заключение
В работе проведено моделирование вольт амперных характеристик структур для лавинных S-диодов различной конструкции. Моделирование проводилось в среде Synopsys sentaurus TCAD для двумерных моделей. В первой модели формировались однородные профили легирования вдоль направления протекания тока. Во второй модели введена неоднородность в данном направлении — канал n-типа проводимости с шириной 6 мкм. Расчетным путем было получено, что вид ВАХ двух структур совпадает: до напряжения порядка 80 В наблюдается слабый рост силы тока, что связано с генерацией тепловых носителей в области пространственного заряда обратно-смещенного электронно-дырочного перехода. При напряжении порядка 80 В начинается резкий рост тока, связанный с лавинной генерацией носителей заряда в области сильного поля обратно-смещенного перехода.
Основным количественным отличием является то, что в структуре с неоднородностью формируется канал с повышенной плотностью тока. Это приводит к более раннему пробою структуры S-диода. Для сравнения при напряжении 75 В сила тока в структуре с неоднородностью выше и составляет 1,5-10-9 А, когда для однородной структуры сила тока составляет 1,2-10-9 А.
Из полученных результатов следует, что изготовление структур для лавинных S- диодов, содержащих встроенные каналы n-типа, является перспективным технологическим методом. С одной стороны, встроенные каналы не приводят к значительному росту обратного тока в области тепловой генерации. С другой стороны, позволяют контролировать напряжение лавинного пробоя и локализовать область шнурования тока.
Основным количественным отличием является то, что в структуре с неоднородностью формируется канал с повышенной плотностью тока. Это приводит к более раннему пробою структуры S-диода. Для сравнения при напряжении 75 В сила тока в структуре с неоднородностью выше и составляет 1,5-10-9 А, когда для однородной структуры сила тока составляет 1,2-10-9 А.
Из полученных результатов следует, что изготовление структур для лавинных S- диодов, содержащих встроенные каналы n-типа, является перспективным технологическим методом. С одной стороны, встроенные каналы не приводят к значительному росту обратного тока в области тепловой генерации. С другой стороны, позволяют контролировать напряжение лавинного пробоя и локализовать область шнурования тока.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.