Simulation and analysis of the forward bias current–voltage–temperature characteristics of W/4H-SiC Schottky barrier diodes for temperature-sensing applications

Abstract The current-voltage (ID-VD) characteristics of W/4H-SiC Schottky barrier diodes (SBDs) are investigated in the 303–448 K temperature range by means of a numerical simulation study. Results showed a good agreement with measurements for a bias current ranging from 100 nA up to 10 mA. The main device parameters, such as the barrier height and ideality factor are found strongly temperature-dependent. The observed behaviours are interpreted by using the thermionic emission (TE) theory with a single Gaussian distribution of the barrier height (BH). The corresponding Richardson constant is A* = 148.8 Acm−2K−2. This value is close to the theoretical one of 146 Acm−2K−2 for n-type 4H-SiC

Simulation et Analyse des caractéristiques électriques de la diode à barrière de Schottky (SBD) Métal/Carbure de Silicium

Le carbure de silicium est un matériau semi-conducteur prometteur pour les applications de détection d’environnements difficiles grâce à ses propriétés de matériau supérieures à celles du silicium et d’autres matériaux semi-conducteurs. La large bande interdite, la conductivité thermique élevée et le champ de claquage élevé permettent aux dispositifs à base de SiC de fonctionner dans des conditions extrêmes. Dans ce projet on s’intéresse à Ti/Al, Mo, W/ 4H-SiC comme capteurs de température, donc l’étude de leur propriétés électriques est très important dans le but d’avoir les différents effets sur les caractéristiques courant-tension . L’analyse des caractéristiques courant-tension (I-V) des diodes Schottky à température ambiante ne donnent pas des informations détaillées sur leur processus de conduction ou de la nature de la formation de la barrière à l’interface M/S. La dépendance en température des caractéristiques (I-V) nous permet de comprendre les différents aspects des mécanismes de conduction. Le logiciel SILVACO-ATLAS nous a permis de simuler les caractéristiques courante tension (I-V), de voir l’influence de la température sur l’évolution des courbes, et d'évaluer les principaux paramètres qui caractérisent la diode Schottky tel que le facteur d'idéalité, la hauteur de la barrière, la résistance série...etc. En effet, l'application de la méthode standard suivie par la plupart des chercheurs qui est basée sur l’extraction des paramètres homogènes (ΦB, n, Rs) présente certaines anomalies telle que la diminution de la hauteur de barrière (ΦB) et l' augmentation du facteur d’idéalité (n) avec la diminution de la température, L’utilisation du modèle inhomogène proposé par Werner permet d’interpréter d’un coté les anomalies observées sur les paramètres électriques extraits et de s’approcher d’un autre coté la valeur de la constante de Richardson qui est en accord avec celle donnée par la théorie (146 A/K2 cm 2 ). Les résultats obtenus révèlent que les dispositifs en question sont bien adaptés aux applications de détection de température