晶闸管的主要特性ppt

2.3 晶闸管的主要特性
本节主要内容2.3.1晶闸管的断态特性
晶闸管阻断模式
       (1)PN结的雪崩击穿、穿通效应
       (2)晶闸管的阻断电压
       (3)晶闸管的最小长基区宽度Wn(min)
器件的结终端技术
       (1)表面态与表面电场
       (2)结终端技术
2.3.2晶闸管的通态特性
       (1)晶闸管的通态电压
       (2)功耗
2.3.1晶闸管的断态特性(续）
（1） p+n结的击穿电压
雪崩击穿电压：
碰撞电离的强弱程度通常用电离率来表示，有如下经验公式：                        
式中a、b、n 均为常数。
2.3.1晶闸管的断态特性

p+n结的电场分布： 
2.3.1晶闸管的断态特性(续）
则上式可简化为:
2.3.1晶闸管的断态特性(续）
穿通电压：
  当有效基区宽度随反向电压增加而趋近于零时，定义此时p+n结两端所承受的耐压为穿通电压，记为VPT。
2.3.1晶闸管的断态特性(续）

(2)晶闸管的阻断电压
   晶闸管有两个以上的 pn结，J1、J2 结的耐压与单个pn结有何不同？

2.3.1晶闸管的断态特性(续）

2.3.1晶闸管的断态特性(续）

(3)晶闸管的最小长基区宽度Wn(min)
2.3.1晶闸管的断态特性(续）
当                   时，采用优化设计方法 。

2.3.1晶闸管的断态特性(续）   解上述超越方程可得到α1 ，依次可求出K、VB、 ρ、 xm 及Wen 。
   所以长基区宽度为：
      Wn ＝ xm ＋Wen
假定一次扩散结深为xjp ，则硅片厚为:
            δ＝Wn ＋2xjp 
 正斜角、负斜角及电场分布
2.3.1晶闸管的断态特性(续）
2.3.1晶闸管的断态特性(续）
（2） 结终端技术
双正角和组合斜角造型
2.3.1晶闸管的断态特性(续）

  (1)晶闸管的通态电压
1．体压降:
Vm是Wn /LP的函数，当Wn /LP≤1时，Vm在pin二极管的总压降中可以忽略不计。当Wn /LP≥3时，Vm呈指数增加，远大于“短”结构时的压降。通常取Wn≤3LP。
2.3.2晶闸管的通态特性(续）
Wn /LP是体压降大小的主要标志。要减小体压降，唯一的方法提高少子寿命或缩短基区宽度。
Vm与J无关。
扩散长度随注入载流子浓度的增加而减小。在注入电平大于1017cm-3，载流子-载流子散射和俄歇复合起着减小La的作用。因而在低电流密度下的“短”结构，在高电流密度下要变为“长”结构 。
2.3.2晶闸管的通态特性(续）
  2．结压降:
p+in+结构的结压降Vj可由载流子浓度分布服从玻尔兹曼分布规律得到。
2.3.2晶闸管的通态特性(续）
3．欧姆接触压降：
正常情况下，大功率器件的欧姆接触压降是很小的。
2.3.1晶闸管的通态特性(续）
(2)晶闸管的功率损耗
通态功率损耗PT 
断态功率损耗PD
开通损耗Pon
关断损耗Poff
门极损耗PG
工频下PT 是主要的.
2.3.1晶闸管的通态特性(续）
通态功率损耗PT的简易算法
2.3.1晶闸管的通态特性(续）
当                    时,有

由瞬态VA曲线计算
由半导体物理，
 
要求掌握的内容
1.雪崩电压与穿通效应;
2.晶闸管的耐压与单个pn结有何不同？主要决定于哪些量？
3.结终端的表面电场强度及相关技术;
4.通态电压的构成及如何减小通态电压;
5.器件损耗的计算