Этими основными компонентами являются:
а) выпрямляющие р-n-переходы (или переходы типа Шотки), имеющие активные (инжектирующие, коллектирующие или совмещающие эти функции) и пассивные участки;
б) активные полупроводниковые области, в которых происходят генерация, рекомбинация, дрейф, диффузия неосновных и дрейф основных носителей заряда;
в) пассивные полупроводниковые области, в которых осуествляется дрейф основных носителей заряда;
г) полэлектродные области (области омических контактов).
Общая характеристика методов
моделирования
Основным подходом к построению практических моделеи интегральных структур является упрощение общей математической модели с учетом особенностей конкретных типов приборов. При этом используют различные предпосылки для основных физических процессов, обусловливающих функционирование приборов. Для каждого типа прибора выявляют основные физические процессы, что позволяет из общей системы уравнений выделить уравнения, олисывающие эти физические процессы в характерных активных областях структуры. Например, для биполярного транзистора такой активной областью является база, для полевого -- канал. Процессы, протекающие в базовой области при низких и средних уровнях инжекции, достаточно точно описываются уравнением непрерывности для неосновных носителей заряда, а процессы, протекающие в канальной области, -уравнениями непрерывности и Пуассона. При этом из структуры прибора выделяют активные области, а из общей системы -- уравнения, характеризующие эти области. Остальные рабочие области приборов и соответствующие им уравнения из рассмотрения исключают. Выделенные уравнения подвергаются упрощениям для приведения их к виду, поддающемуся аналитическому решению. Типичными упрощениями такого рода являются: приведение к одномерному виду, простые аппроксимации (например, равномерного или экспоненциального) распределения примесей, использование условии низкого уровня йнжекции и стационарного режима, представление границ областей пространственного заряда и квазинейтральных областей ступенчатыми и т. п. Рассмотренный метод предусматривает любые упрощения уравнений с целью их аналитического решения. Полученные решения и являются аналитическими моделями приборов, справедливыми лишь для частных случаев. Как правило, данный вид моделей можно использовать для одномерных областей или одномерных участков реальных двумерных областей. В общем случае для приборных структур элементов БИС аналитические модели получить не удается. Поэтому основным типом моделей являются алгоритмические, из которых можно выделить два класса, отличающиеся по способу выделения модельных областей. Первый предусматривает, так же как и аналитические модели, расчленение структуры на области (регионы), второй рассматривает прибор как единое целое. Таким образом, аналитические модели и первый класс алгоритмических моделей объединяет общий подход, который включает в себя приближенные методы, получившие название метода региональных приближений. Классу моделей, не предусматривающему выделение активных областей в приборе, соответствуют прямые методы решения системы уравнений переноса, алгоритм Гуммеля и его многочисленные модификации. При этом полупроводниковая структура рассматривается в целом и для нее анализируется полная система уравнений переноса. Алгоритмические методы в силу упомянутых математических трудностей допускают лишь численные методы решения. Таким образом, все используемые в практике проектирования модели относятся или к методу региональных приближений, или к прямым методам решения.
Метод региональных приближений
К моделям элементов БИС, используемым при автоматизированном проектированйи, предъявляют два пpотиворечивых требования -- они должны быть точными и экономичными. В ряде случаев компромисс может быть достигнут путем введения физически оправданных упрощений математических моделей. Одним из наиболее эффективных компромиссных подходов такого рода является метод региональных приближений. Метод предусматривает разбиение транзитной структуры на отдельные области, совпадающие с областями пространственного заряда (ОПЗ) р-п-переходов и квазинейтральными областями. При этом появляется возможность производить расчет полупроводникового прибора по частям. Расчет отдельных областей и сшивка полученных решений на границах составляет один цикл итерационного процесса решения. Экономичность моделирования при таком подходе может быть достигнута за счет того, что для отдельных областей решают не полную систему уравнений, а лишь отдельные уравнения.