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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蔡文哲
研究生(外文):Wen-Jer Tsai
論文名稱:三維真空微電子場放射元件模擬器
論文名稱(外文):Three-Dimensional Vacuum Microelectronic Field Emission Device Simulator
指導教授:汪大暉
指導教授(外文):Tahui Wang
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:電子研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1993
畢業學年度:81
語文別:英文
中文關鍵詞:場放射元件F-N穿透修正的場放射模型空間電荷效應三維邊緣效應場放射元件模擬器
外文關鍵詞:field emsissionF-N tunnelingmodifiedspace charge effect3D
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近年來,真空微電子場放射元件(Vacuum Microelectronic Field
Emission Devices)由於具有一些較現行矽質金氧半場效電晶體元件(Si
MOSFET Devices)更為優異的工作特性,而引起極大的注意.為了研究此一
元件之特性並獲致最佳之元件結構,一個合適的元件模擬器是不可或缺的.
在本論文中,我們發展了一個三維場放射元件模擬器,其中涵蓋了在此元件
中最主要之物理機制.我們考慮了:三維波松方程式(3D Poisson
equation ),一個修正的場放射公式,電子在真空中的運動情形,及空間電
荷效應,此四項模型在本模擬器中.同時,我們亦提出了一個自我一致的
(self-consistent)模擬流程來完成此模擬器的發展.場放射二極體及場放
射三極體的電性在本論文中均被模擬.我們發現在一般情形中,約有50%的
放射電流來自射極的邊緣,此證據顯示了一個三維模擬器的必要性.當放射
的電流密度達5x10^7A/cm^2時,空間電荷效應將逐漸顯著.溫度變化對元件
的影響很小.對微米大小的元件而言,電子由射極至集極的時間約為0.1ps
到1ps.此外,元件的幾何結構對元件特性有極大的影響.在本論文中,我們
亦探討元件幾何參數對元件特性的效應.這些幾何參數包含了:射極至集極
的距離,射極之斜角,閘極和射極尖端的相對位置,及閘極開口之大小.

Vacuum Microelectronic field emission devices (FEDs) have acted
much attention in recent years due to their intrinsicormance
advantages over the current siliconl-oxide-semiconductor field
effect transtor devices (MOSFET)ces. To study the
characteristics of these devices and to obtainoptimal device
structures, an appropriate FED simulator becomesssary. In this
thesis, we develop a three-dimensional FEDlator which
incorporates the major physical phenomena in the. Physical
models include the three-dimensional Poisson equation,modified
Fowler-Nordhein field emission model, the electronon in vacuum
space and the space charge effect. A self-consistentulation
flow is proposed. Electrical performance od field emission
diodes and fielddes is evaluated in our study. The "must" of a
three-dimensionallator is confirmed by that about 50% emission
current is the-indiced current, which is a typical three-
dimensional effect.space charge effect is significant only if
the current densityigher than 5x10^7 A/cm^2 with the simulated
FED structure.erature has littele influence on the device
performance.tron transient time is about 0.1ps to 1ps for a
device withometer-size dimension, which corresponds to a cut-
off frequencye 160GHz. The geometry of FEDs plays a critical
role on thece characteristics. For FEDs with a pyramid-type
emitter, thect of the device geometric parameters, which
include theter-to-collector distance, the pyramid angle, the
relativetion of gate to emitter tip and the gate opening size,
on thece performance are also studied in this thesis.

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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