二極管光生電流影響因素的仿真研究

劉承芳，孫 鵬，高吳昊，夏 云，左慧玲，陳萬(wàn)軍

（1.電子科技大學(xué)電子薄膜與集成器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610054；2.中國(guó)工程物理研究院微系統(tǒng)與太赫茲研究中心，成都 610200；3.中國(guó)工程物理研究院電子工程研究所，四川綿陽(yáng) 621999）

1 引言

在某些應(yīng)用場(chǎng)景中（如航空航天、太空探測(cè)以及核電站維護(hù)等）會(huì)存在光輻照，當(dāng)光與半導(dǎo)體材料相互作用時(shí)，會(huì)發(fā)生電離效應(yīng)，產(chǎn)生載流子。以硅二極管為例，根據(jù)二極管的光電池原理[1]可知，如果不撤掉光照，此時(shí)的二極管將與一個(gè)獨(dú)立的電源類似，可以源源不斷地為外電路提供電流，這存在兩方面的問題：一會(huì)導(dǎo)致器件的誤開啟，二會(huì)額外增加器件的功耗。這意味著全部基本元器件的工作性能將會(huì)受到顯著的影響，在嚴(yán)重的情況下可能會(huì)影響系統(tǒng)的性能，導(dǎo)致系統(tǒng)永久性失效，因此更加深入了解器件光輻照效應(yīng)的重要性日益凸顯，其中器件的光生電流是體現(xiàn)器件光輻照響應(yīng)的重要因素之一。此外，研究學(xué)者進(jìn)行光輻照仿真的時(shí)候，選取的波長(zhǎng)通常較大，該波長(zhǎng)范圍下的本征吸收迅速下降，為了更好地了解器件的光輻照響應(yīng)，就必須對(duì)本征吸收限以下的光照波長(zhǎng)進(jìn)行分析研究。

文章通過二維仿真模擬光照環(huán)境，對(duì)硅二極管光生電流的影響因素進(jìn)行分析研究，從光吸收作用出發(fā)，然后選取合適的光照模型，在不超過硅材料本征吸收限的光照波長(zhǎng)范圍中，對(duì)光照波長(zhǎng)、外加電壓、光照強(qiáng)度等影響因素進(jìn)行仿真研究，擴(kuò)大了光照波長(zhǎng)的研究范圍，為進(jìn)一步研究硅器件的光輻照響應(yīng)奠定了良好的基礎(chǔ)。……