[发明专利]一种大功率双极型半导体器件宽基区集总电荷建模方法

权利要求书

1.一种大功率双极型半导体器件宽基区集总电荷建模方法，其特征在于：将宽基区分成宽度相等的n个区域，采用n个集总电荷来分别表示n个区域内的电荷分布，n≥3，根据区域的电荷分布以及电荷运动机理定义漂移电流和扩散电流，通过电流密度方程确定相邻区域之间的空穴电流和电子电流，根据电流连续性方程确定每个区域电荷引起的复合电流，以空穴电流、电子电流和复合电流为基础建立宽基区集总电荷模型；

所述空穴电流公式为：其中，i_pi(i+1)为从i区域到i+1区域的空穴电流，q为单位电荷量，A为半导体器件有效面积，u_p为空穴迁移率，p_i(i+1)为i区域和i+1区域的边界处的空穴浓度，E为i区域和i+1区域边界处电场，Q_i、Q_i+1分别为i区域和i+1区域的集总电荷，T_pi(i+1)为空穴从i区域到i+1区域的渡越时间，i取值为3、4、5……；

所述电子电流公式为：其中，i_ni(i+1)为从i区域到i+1区域的电子电流，q为单位电荷量，A为半导体器件有效面积，u_n为电子迁移率，n_i(i+1)为i区域和i+1区域边界处电子浓度，E为i区域和i+1区域边界处电场，Q_i、Q_i+1分别为i区域和i+1区域的集总电荷，T_ni(i+1)为电子从i区域到i+1区域的渡越时间，i取值为3、4、5……；

所述复合电流公式为：其中，Q_i(t)为t时刻时空穴在i区域内的电荷量，τ_pi为i区域空穴载流子寿命。

2.根据权利要求1所述的大功率双极型半导体器件宽基区集总电荷建模方法，其特征在于：每个区域的集总电荷通过以下公式确定：其中，Q_i为i区域的集总电荷，q_p(i-1)＝qAdp_i-1/n，q_pi＝qAdp_i/n，q为单位电荷量，A为半导体器件有效面积，d为宽基区宽度，p_i-1为i-1点处的空穴浓度，p_i为i点处的空穴浓度，i取值为3、4、5……。

3.根据权利要求1所述的大功率双极型半导体器件宽基区集总电荷建模方法，其特征在于：所述漂移电流公式为：i_drift＝qAμ_pp_i(i+1)E

其中，i_drift为漂移电流，q为单位电荷量，A为半导体器件有效面积，u_p为空穴迁移率，p_i(i+1)为i区域和i+1区域的边界处的空穴浓度，E为i区域和i+1区域边界处电场，i取值为3、4、5……。

4.根据权利要求1所述的大功率双极型半导体器件宽基区集总电荷建模方法，其特征在于：所述扩散电流公式为：

其中，i_diff为扩散电流，q为单位电荷量，D为扩散系数，A为半导体器件有效面积，d为宽基区宽度，Q_i、Q_i+1分别为i区域和i+1区域的集总电荷，i取值为3、4、5……。

5.根据权利要求1所述的大功率双极型半导体器件宽基区集总电荷建模方法，其特征在于：所述空穴载流子寿命τ_pi为

其中，τ_n0、τ_p0为重掺杂P型、N型Si中少数载流子寿命,q_p0、q_n0为热平衡条件下空穴、电子电荷量,q_pi为i区域注入的空穴电荷量，q_nt表示复合中心能级上的电子电荷量，E_T和E_i分别为复合能级和本征费米能级；K为玻尔兹曼常数、T为热力学温度。

6.根据权利要求1所述的大功率双极型半导体器件宽基区集总电荷建模方法，其特征在于：所述n的取值为3或4或5。