Електроміграційна модель деградації металооксидних варисторних структур

Abstract

Наведено результати моделювання впливу міграції іонів у напівпровідникових кристалітах оксиду цинку при тривалому протіканні робочого електричного струму на вольт-амперні характеристики варисторних структур і визначення умов та параметрів, придатних для контролю процесу їхньої незворотної деградації. Встановлено, що більш схильна до змін (накопичення приповерхневої концентрації донорів, зменшення висоти й товщини) складова міжкристалітного потенціального бар'єра, яка утворюється областю просторового заряду кристаліта, є зворотно зміщеною під час протікання деградаційного струму. У процесі деградації варисторна ділянка прямої (стосовно струму деградації) гілки вольт-амперної характеристики (ВАХ) більше зміщується в область менших напруг, а струм витоку більше зростає для слабонелінійної ділянки зворотної гілки ВАХ. Показано відповідність тенденцій зміни основних варисторних параметрів (зниження класифікаційної напруги, зменшення коефіцієнта нелінійності та збільшення струму витоку), котрі одержані з аналізу розвинутої моделі, відомим експериментальним даним і можливість оцінки коефіцієнта дифузії заряджених донорів та використання цього параметра у контролі працездатності виробів на основі варисторних оксидно-цинкових структур з тунельною вольт-амперною характеристикою.