pn 结击穿主要包含哪些主要击穿机理?对应不同机理击穿电压大 小范围

pn 结击穿主要包含哪些主要击穿机理?对应不同机理击穿电压大 小范围,第1张

PN 结构成了几乎所有半导体功率器件的基础,目前常用的半导体功率器件如DMOS,IGBT,SCR 等的反向阻断能力都直接取决于 PN 结的击穿电压,因此,PN 结反向阻断特性的优劣直接决定了半导体功率器件的可靠性及适用范围。在 PN结两边掺杂浓度为固定值的条件下,一般认为除 super junction 之外平行平面结的击穿电压在所有平面结中具有最高的击穿电压。实际的功率半导体器件的制造过程一般会在 PN 结的边缘引入球面或柱面边界,该边界位置的击穿电压低于平行平面结的击穿电压,使功率半导体器件的击穿电压降低。由此产生了一系列的结终端技术来消除或减弱球面结或柱面结的曲率效应,使实际制造出的 PN 结的击穿电压接近或等于理想的平行平面结击穿电压。

当 PN 结的反向偏压较高时,会发生由于碰撞电离引发的电击穿,即雪崩击穿。存在于半导体晶体中的自由载流子在耗尽区内建电场的作用下被加速其能量不断增加,直到与半导体晶格发生碰撞,碰撞过程释放的能量可能使价键断开产生新的电子空穴对。新的电子空穴对又分别被加速与晶格发生碰撞,如果平均每个电子(或空穴)在经过耗尽区的过程中可以产生大于 1 对的电子空穴对,那么该过程可以不断被加强,最终达到耗尽区载流子数目激增,PN 结发生雪崩击穿。

IGBT击穿一般是过压或者过流,还有就是过温了,门极电压超过规定的范围会导致G-E击穿,C-E间的电压超过Vces也会击穿,而且过压是很容易将IGBT击穿的,比如关断的时候电压尖峰过大,超过了Vces的电压就有可能击穿,而导致电压尖峰过大的原因主要是IGBT所在回路的寄生电感过大或者di/dt过大造成的,可以通过调整门极电阻来控制。过流击穿一般就是短路了,温度过高也会损坏IGBT的Die,具体要根据实际应用情况来分析。


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