Synopsys Sentaurus TCAD系列教程之-- Sdevice《4》Physics模块

Sdevice

3.Physics模块

物理模型在半导体仿真中是基础：

禁带变窄模型
雪崩效应模型
迁移率模型(HighFieldSaturation)
复合模型

禁带变窄模型
半导体材料的本征载流子浓度依据其禁带宽度和能带边缘状态密度，高浓度会对禁带宽度造成影响
EffectiveIntrinsicDensity 表示使用禁带变窄模型，如
EffectiveIntrinsicDensity (Slotboom) 。包含Slotboom和OldSlotboom等.EffectiveIntrinsicDensity{(BandGapNarrow(Slotboom))}.默认i情况下，禁带变窄处于激活状态，当使用NoBandGapNarrowing表示关闭该模型，有的是在物理模型前加"-"表示不使用该模型。

雪崩击穿模型
雪崩效应描述的是碰撞电离率、电场和温度三者之间的关系，常见的几种雪崩效应模型包括Okuto模型、Lackner模型、Unibo模型、vanOverstreaten模型等，在防雪崩击穿特性的时候是必须要使用的。
Avalanche表示使用了雪崩击穿模型，如
Avalanche (Unibo)

迁移率模型
PN结电场强度很高时发生雪崩，此时的电子和空穴的迁移率已达到饱和，这就是高场饱和效应导致的迁移率退化模型(HighFieldSaturation)，所以在仿真中引入该模型必不可少。

Mobility定义了迁移率模型，

Mobility (PhuMobEnormalHighFieldSaturation)

v=μE,包含了迁移率与掺杂浓度的关系(DopingDep)、迁移率与高电场的关系((HighFieldSaturation,也可以是eHighFieldSaturation,hHighFieldSaturation).有时在Mobility中激活多个不相冲突的模型，可以更好的校准仿真结果。
迁移率表征的是载流子在单位电场下的平均运动速度，而不是单单的漂移运动，因为载流子的运动除了在外力作用下的漂移，还有浓度差的扩散，以及粒子之间的碰撞散射。如在温度较高时，晶格振动会更剧烈，在高掺杂浓度的区域会发生电离杂质散射。还有载流子之间的散射、电子-空穴、Carrier-Carrier Scatter, 这三个散射，使用Phumob(Philips Unified Mobility)模型即可激活。Enomal用于模拟界面散射对载流子迁移率的影响，由于界面电荷与载流子之间存在作用力，Enomal将界面处其它方向的电场，界面处晶格振动对载流子迁移率的影响都考虑其中。迁移率模型有很多可以选择，详细参考手册

复合模型

复合模型包括SRH(Shockley-Read-Hall)复合和俄歇复合，其中SRH复合通过禁带中的深能级进行，SRH复合可描述为与载流子寿命相关的一个函数；俄歇复合在载流子浓度很高的时候会起到作用。

Recombination定义了复合模型，包括肖克莱复合以及碰撞电离相关的复合模型等。SRH复合是必须的，Auger模型在正向导通载流子浓度较高、大注入时起主要作用。

Recombination (SRH(DopingDep TempDependence)Auger)