




版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)
文檔簡介
2.3晶閘管的主要特性(第四講)
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性
2.3.2晶閘管的通態(tài)特性
2.3.3晶閘管的動態(tài)特性本節(jié)主要內(nèi)容
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性晶閘管阻斷模式
(1)PN結(jié)的雪崩擊穿、穿通效應(yīng)
(2)晶閘管的阻斷電壓
(3)晶閘管的最小長基區(qū)寬度Wn(min)器件的結(jié)終端技術(shù)
(1)表面態(tài)與表面電場
(2)結(jié)終端技術(shù)2.3.2晶閘管的通態(tài)特性
(1)晶閘管的通態(tài)電壓
(2)功耗2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))(1)p+n結(jié)的擊穿電壓雪崩擊穿電壓:碰撞電離的強弱程度通常用電離率來表示,有如下經(jīng)驗公式:
式中a、b、n均為常數(shù)。
2.3.1.1晶閘管阻斷模式
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性對于硅的平均電離率可簡化表示為:為常數(shù)。雪崩擊穿條件:
為p+n單邊突變結(jié)的空間電荷區(qū)寬度。
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))p+n結(jié)的電場分布:
將電離率代入雪崩擊穿條件并作變量代換得:積分得到:
又偏壓VA
下的空間電荷層寬度為:2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))將Em、Xm的表達式代入x=0的E(x)表達式得:當擊穿發(fā)生時,VA=VB,VB為雪崩電壓,式中n為常數(shù)。這里取n=7,取
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))則上式可簡化為:Nb
為硅的摻雜濃度當時,通??扇〕?shù)C≈100,常數(shù)與沿用傳統(tǒng)的經(jīng)驗公式——“GE公式”完全相同。
當Wn≥Xm
時得到的是雪崩電壓2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))穿通電壓:
當有效基區(qū)寬度隨反向電壓增加而趨近于零時,定義此時p+n結(jié)兩端所承受的耐壓為穿通電壓,記為VPT。當Wn≤Xm
時得到的是穿通電壓2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))當本底濃度很高(重摻雜)如時,其雪崩電壓與電阻率的關(guān)系如下圖示。(2)晶閘管的阻斷電壓
晶閘管有兩個以上的pn結(jié),J1、J2
結(jié)的耐壓與單個pn結(jié)有何不同?2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))斷態(tài)電壓→J2結(jié)反向電壓→J1結(jié)2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))反向阻斷電壓:J2結(jié)有電流達到J1結(jié),所以J1結(jié)的總電流為
計及雪崩倍增M,由電流連續(xù)性原理有,顯然當時,J1結(jié)失去阻斷能力。2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))由:兩邊同乘n為密勒指數(shù)??梢钥吹剑篤BR<VB
同樣電阻率的材料作整流二極管,其雪崩電壓為VB,而制成晶閘管,其反向阻斷電壓只有VBR。為pnp管的電流放大系數(shù),它直接影響到VBR
。2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))晶閘管的反向電壓與二極管反向電壓的比較。2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))斷態(tài)電壓:
由J2結(jié)承擔,同理有:同樣可以看到:VBF<
VBR<VB
為使正、反向電壓對稱,需要a2≒0(3)晶閘管的最小長基區(qū)寬度Wn(min)2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))傳統(tǒng)的設(shè)計方法:設(shè)計電壓指標確定電阻率確定片厚Xm投片后修改→→→←————————∣↑∣未計及a1
、a2
、擴散長度LP、短基區(qū)寬度等的影響?。?!2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))當時,采用優(yōu)化設(shè)計方法。引入優(yōu)化比值K
K=(1-α1)1/n
VB
=VB0/Kρ=(VB/100)1/0.75
Xm
=A(ρVB0)1/2
Wne
=LPcosh-1(1/α1)2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))
思路:由Wne和xm可得到晶閘管長基區(qū)寬度Wn的表達式;對Wn(K)求極值;且有,有極小值存在;令并代入各常數(shù)得到下式:2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))
解上述超越方程可得到α1,依次可求出K、VB、ρ、xm
及Wen
。所以長基區(qū)寬度為:
Wn
=xm
+Wen
假定一次擴散結(jié)深為xjp
,則硅片厚為:
δ=Wn
+2xjp
代入各常數(shù)得到:
(1-α1)2/3
=4.1×103(1/LP)VB07/6α1(1+α1)1/2
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))2.3.1.2器件的結(jié)終端技術(shù)(1)表面態(tài)與表面電場局部缺陷與“快表面態(tài)”帶電雜質(zhì)、感生電荷與場強
物理吸附和化學吸附表面最大電場強度隨正表面態(tài)電荷的增加而增加,隨負表面態(tài)密度的增加而減小
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))表面電荷對電場的影響:當pn結(jié)的低摻雜n區(qū)表面有外來正電荷時,表面空間電荷區(qū)減??;有負電荷存在時,則結(jié)表面空間電荷區(qū)增寬。E=V/WS
正斜角、負斜角及電場分布
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))面積由高濃度側(cè)向低濃度側(cè)方向減小的磨角稱正斜角表面空間電荷區(qū)上向彎曲,低摻雜區(qū)的彎曲程度大于高摻雜區(qū),表面空間電荷區(qū)變寬,表面電場強度下降;面積由低濃度側(cè)向高濃度側(cè)方向減小的磨角稱負斜角最大電場強度隨負角的增大而直線上升,并可以超過體內(nèi)電場,最大電場強度的位置在高濃度側(cè),并逐步移向pn結(jié)。2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))(1)最大電場強度值隨傾斜角減小而單調(diào)下降。(2)既使是90度的斜角(不磨角),表面最大電場強度始終低于體內(nèi)最大電場強度。(3)最大電場強度的位置隨斜角減小而遠離pn結(jié)。p+nn+結(jié)的“雙角造型”降低了表面電場強度,減小了nn+區(qū)的電場集中。(2)結(jié)終端技術(shù)雙正角和組合斜角造型
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))雙正角造型
(a)“M槽”結(jié)構(gòu)(b)“V型槽”結(jié)構(gòu)(c)正負斜角造型(d)“臺型”邊緣造型
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))場環(huán)結(jié)構(gòu)當主結(jié)的電場達到臨界擊穿值以前,讓主結(jié)的耗盡層“穿通”到浮動電場環(huán)上。穿通之后的電壓將主要由該浮動電場環(huán)分擔2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù))
結(jié)的終端延伸技術(shù)控制表面的電荷來達到改善pn結(jié)擊穿特性——局部注入p型雜質(zhì)使在N區(qū)表面形成一個輕摻雜的p區(qū)延伸帶
——用離子注入的方式在表面添加電荷,通過適當控制注入電荷的數(shù)量使擊穿電壓達到理想值
(1)晶閘管的通態(tài)電壓1.體壓降:Vm是Wn/LP的函數(shù),當Wn
/LP≤1時,Vm在pin二極管的總壓降中可以忽略不計。當Wn
/LP≥3時,Vm呈指數(shù)增加,遠大于“短”結(jié)構(gòu)時的壓降。通常取Wn≤3LP。2.3.2晶閘管的通態(tài)特性簡化表達:2.3.2晶閘管的通態(tài)特性(續(xù))Wn/LP是體壓降大小的主要標志。要減小體壓降,唯一的方法提高少子壽命或縮短基區(qū)寬度。Vm與J無關(guān)。擴散長度隨注入載流子濃度的增加而減小。在注入電平大于1017cm-3,載流子-載流子散射和俄歇復(fù)合起著減小La的作用。因而在低電流密度下的“短”結(jié)構(gòu),在高電流密度下要變?yōu)椤伴L”結(jié)構(gòu)。2.3.2晶閘管的通態(tài)特性(續(xù))
2.結(jié)壓降:p+in+結(jié)構(gòu)的結(jié)壓降Vj可由載流子濃度分布服從玻爾茲曼分布規(guī)律得到。
2.3.2晶閘管的通態(tài)特性(續(xù))3.歐姆接觸壓降:正常情況下,大功率器件的歐姆接觸壓降是很小的。2.3.1晶閘管的通態(tài)特性(續(xù))(2)晶閘管的功率損耗通態(tài)功率損耗PT
斷態(tài)功率損耗PD
開通損耗Pon關(guān)斷損耗Poff
門極損耗PG
工頻下PT
是主要的.通態(tài)功率損耗PT的簡易算法
2.3.1晶閘管的通態(tài)特性(續(xù))
將元件瞬態(tài)正向伏安特性近似看成一直線,該直線與橫軸交點為V0,斜率為1/R,則元件的瞬時通態(tài)電壓可寫為:
V0—通態(tài)伏安特性的起始電壓;
iT—正弦半波電流瞬時值,2.3.1晶閘管的通態(tài)特性(續(xù))當時,有計算上式得到:由瞬態(tài)VA曲線計算由半導(dǎo)體物理,
2.3.1晶閘管的通態(tài)特性(續(xù))考慮到管芯和電極部分的歐姆接觸電阻R,全部壓降為由實際測得的導(dǎo)通電壓曲線中適當選取三個點,以iT和vT代入上式可求出三個常數(shù).
在
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025年保安證考試模擬系統(tǒng)試題及答案
- 清晰概念解析的保安證試題及答案
- 絢麗篇章保安證考試試題及答案
- 保安證考試團隊合作題及答案
- 拓展知識的保安證試題及答案
- 質(zhì)量追溯系統(tǒng)項目可行性研究報告
- 團隊協(xié)作能力的試題及答案
- 如何維護社會治安的試題及答案
- 先人一步 保安證考試試題及答案
- 新疆職業(yè)大學《電氣控制及PLC技術(shù)》2023-2024學年第二學期期末試卷
- 劇毒化學品、易制毒化學品、易制爆化學品專項檢查表
- YB-4001.1-2007鋼格柵板及配套件-第1部分:鋼格柵板(中文版)
- 三戰(zhàn)課件(輿論戰(zhàn)、法律戰(zhàn)、心理戰(zhàn))
- 港口和碼頭服務(wù)行業(yè)數(shù)據(jù)安全與隱私保護
- NB/T 11265-2023再制造液壓支架技術(shù)要求
- 2023年新概念英語第一冊全冊144課練習題打印版
- 前沿科學與創(chuàng)新學習通超星課后章節(jié)答案期末考試題庫2023年
- 醫(yī)療技術(shù)臨床應(yīng)用動態(tài)評估制度
- 基礎(chǔ)教育改革專題課件
- 生活質(zhì)量綜合評定問卷-74(題目)
- 四大穿刺技術(shù)操作規(guī)范
評論
0/150
提交評論