電力整流管PPT學習教案

1、會計學1電力整流管電力整流管1、電力整流二極管的結構、電力整流二極管的結構NPTPTpn-n陽極陽極陰極陰極pn-nEADNN結構結構第1頁/共13頁2、二極管的反向耐壓特性與耐壓設計、二極管的反向耐壓特性與耐壓設計主要內(nèi)容主要內(nèi)容單邊突變結單邊突變結（P+-N）結的雪崩擊穿電壓結的雪崩擊穿電壓 P+NN+（PIN) )二極管的擊穿電壓二極管的擊穿電壓 二極管耐壓的設計二極管耐壓的設計43134313)(1034.51034.5nDBqNV43)10694(nBV1）單邊突變結）單邊突變結（P+-N）結的雪崩擊穿電壓結的雪崩擊穿電壓n取為取為13501550cm2 第2頁/共13頁2 2）PT

2、二極管的擊穿電壓二極管的擊穿電壓BcrIBBcrBcrBPTxEwxxExEVV21212 P+ N N+ 0 wI x E Ecr xB22PTIIBBBVwwVxxBIxw22PTBVV第3頁/共13頁3）二極管耐壓的設計）二極管耐壓的設計（1）NPT結構二極管的耐壓設計結構二極管的耐壓設計: 設計指標設計指標VBnxmB wN 設計過程設計過程為耐壓設計指標RRMV43nBCV)(22212121mVANqVqNVxBnDnBnsDBsmBmBNxw2 . 1%90RRMBVVC=94106非穿通結構的非穿通結構的wN大于大于xmB第4頁/共13頁3）二極管耐壓的設計）二極管耐壓的設計（

3、2）PT結構二極管的耐壓設計結構二極管的耐壓設計: 確定滿足耐壓，并且使確定滿足耐壓，并且使I(N-)區(qū)厚度最小的區(qū)厚度最小的I區(qū)區(qū)電阻率電阻率no和最小的和最小的 I區(qū)厚度區(qū)厚度wIm設計思想設計思想BPTVV)2(275.0nBCVIm Bwx875.021531.0)(531.0nBnmBCVx2875.0875.075.0531.02531.02nInInPTCwCwCV第5頁/共13頁PT二極管的耐壓設計二極管的耐壓設計: 2875.0875.075.0531.02531.02nInInPTCwCwCV0/nIddw對于一定的對于一定的VPT,使使wI為最小值的為最小值的n0和和wI

4、m67Im5.53PTVw344.70PTnoV在擊穿電壓在擊穿電壓VPT一定時一定時,有一個最小的基區(qū)寬度有一個最小的基區(qū)寬度WI,而且必須在電而且必須在電阻率為阻率為no的條件下的條件下 第6頁/共13頁 3、 表面造型與保護表面造型與保護表面電場與表面擊穿表面電場與表面擊穿 結的的邊緣造型技術結的的邊緣造型技術 整流管的表面造型整流管的表面造型 P-N結的表面鈍化與保護結的表面鈍化與保護 內(nèi)容內(nèi)容1）表面電場與表面擊穿）表面電場與表面擊穿 體 內(nèi) PN 結 表面 PN 結 體內(nèi)PN 結特性 表面PN結特性 合成特性 VR IR 表面表面PN結與體內(nèi)結與體內(nèi)PN結的等效電路結的等效電路 表

5、面表面PN結與體內(nèi)結與體內(nèi)PN結的特性結的特性 提高表面擊穿電壓的主要方法是表面造型技術提高表面擊穿電壓的主要方法是表面造型技術第7頁/共13頁2）PN結的的邊緣造型技術結的的邊緣造型技術PN結的的邊緣造型技術結的的邊緣造型技術表面斜角造型技術表面斜角造型技術場限環(huán)場限環(huán)正斜角正斜角負斜角負斜角表面斜角造型技術表面斜角造型技術正斜角正斜角正斜角是從重摻雜至輕摻正斜角是從重摻雜至輕摻雜結面積逐步減小的結。雜結面積逐步減小的結。 正斜角作用是降低表面電正斜角作用是降低表面電場。場。 降低表面降低表面電場的機理電場的機理 sinBsxxsinsinBBsExVE第8頁/共13頁表面斜角造型技術表面斜

6、角造型技術負斜角負斜角負斜角是從輕摻雜至重摻負斜角是從輕摻雜至重摻雜結面積逐步減小的結。雜結面積逐步減小的結。 由于由于P+區(qū)是重摻雜，所以區(qū)是重摻雜，所以在一定的斜角范圍內(nèi)斜面的在一定的斜角范圍內(nèi)斜面的耗盡層寬度反而小于體內(nèi)的耗盡層寬度反而小于體內(nèi)的。 sinpSWxxs第9頁/共13頁表面斜角造型技術表面斜角造型技術負斜角負斜角負斜角造型時，應采負斜角造型時，應采用深擴散低濃度梯度有用深擴散低濃度梯度有利于表面電場的降低。利于表面電場的降低。 當輕摻雜區(qū)的雜質(zhì)濃當輕摻雜區(qū)的雜質(zhì)濃度較小時，體內(nèi)的度較小時，體內(nèi)的VB雖能得到提高。但負斜雖能得到提高。但負斜角必須很小，才能把最角必須很小，才能

7、把最大電場減小到同樣值。大電場減小到同樣值。對擊穿電壓對擊穿電壓4000V以上以上的器件，要求負斜角小的器件，要求負斜角小于于1，這很難實現(xiàn)。這很難實現(xiàn)。sinNNm PBm Bm BSPWWEEEWW第10頁/共13頁PN結的的邊緣造型技術結的的邊緣造型技術場限環(huán)場限環(huán)場限環(huán)是擴散形成場限環(huán)是擴散形成P-N結的同結的同時，在其周圍做同樣摻雜的一個時，在其周圍做同樣摻雜的一個擴散環(huán)擴散環(huán)。場限環(huán)和主結及其它電場限環(huán)和主結及其它電極無接觸。極無接觸。場限環(huán)的作用是相當于在平面場限環(huán)的作用是相當于在平面型功率器件的邊緣增加了一個電型功率器件的邊緣增加了一個電壓的分壓器壓的分壓器,由于場限環(huán)由于場限

8、環(huán) 的存在的存在使電壓分配在更長的一段距離內(nèi)使電壓分配在更長的一段距離內(nèi),從而阻止了由于電場過高而出從而阻止了由于電場過高而出現(xiàn)的擊穿。現(xiàn)的擊穿。場限環(huán)的設計原則是主場限環(huán)的設計原則是主PN 發(fā)生雪崩擊穿之前其耗盡區(qū)發(fā)生雪崩擊穿之前其耗盡區(qū)與場限環(huán)穿通與場限環(huán)穿通,繼續(xù)上升的外繼續(xù)上升的外加電壓則由場限環(huán)來承擔加電壓則由場限環(huán)來承擔,主主結電場就會得到控制。結電場就會得到控制。第11頁/共13頁3）整流管的表面造型）整流管的表面造型NPT整流管整流管單正斜角造型單正斜角造型雙角造型雙角造型臺面造型臺面造型PT整流管整流管雙角造型雙角造型臺面造型臺面造型穿通結構的穿通結構的I區(qū)較窄，耗盡層可能擴展區(qū)較窄，耗盡層可能擴展到到N+區(qū)，