真空微电子三极管优化设计

论文摘要

本文研究了真空微电子学的主要进展,在研究了场发射阵列FEA、场发射显示器FED、真空微电子微波毫米波器件等的发展过程中,重点研究了有关器件对FEA的特殊要求、可能的解决办法和存在的问题,并论述了发展真空微电子技术的主要内容和意义,最后提到了有效地发展我国真空微电子器件需重视的个问题。本文在深入研究真空微电子器件场致发射理论的基础上,根据楔形阴极真空微电子三极管的特点,建立了物理和数学模型,在考虑空间电荷密度影响的前提下,以有限元法为基础采用迭代的方法计算出真空微电子三极管内的电势分布情况,绘制出了等势线、电子轨迹线,并得到了器件电学性能随几何参数的变化情况。在对模拟结果进行仔细分析后,结合半导体微细加工的特点在工艺条件允许的范围内建立了一套较完整的真空微电子三极管优化设计方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 真空微电子学发展概况
• 1.2 FEA在微波领域的应用
• 1.3 真空微电子国内外研究现状
• 1.4 存在的主要问题
• 1.5 本论文的主要工作
• 2 场致电子发射理论
• 2.1 场致电子发射概念
• 2.2 场致发射的量子理论解释
• 2.3 场致电子发射基本理论公式
• 2.4 场致电子发射的实现方法
• 3 真空微电子三极管数学模型
• 3.1 真空微电子三极管的理论模型
• 3.2 真空微电子三极管的计算模型
• 3.2.1 空间电势的计算
• 3.2.2 场致发射阴极尖端表面的电场分布
• 3.2.3 发射电流和阳极电流的计算
• 3.2.4 管内电子轨迹和场致发射阴极尖端的有效发射角的计算
• 3.2.5 栅-阴极间电容的计算
• 3.2.6 器件跨导的计算
• 3.3 有限元方法原理
• 4 真空微电子三极管计算机仿真分析
• 4.1 真空微电子三极管内电场分布
• 4.2 真空微电子三极管内电子轨迹
• 4.3 真空微电子三极管结构参数对其发射特性影响
• 4.3.1 真空微电子三极管阳极电流计算机模拟
• 4.3.2 真空微电子三极管有效发射角的计算机模拟
• 4.3.3 栅-阳极间电容的计算机模拟
• 4.3.4 跨导的计算机分析与模拟
• 5 真空微电子三极管的优化设计
• 5.1 真空微电子三极管优化设计论证
• 5.2 真空微电子三极管优化设计论证方案
• 结束语
• 致谢
• 参考文献