国产在线中文字幕亚洲,一区视频国产精品观看,欧美日韩国产高清片,久久久久久AV无码免费网站,亚洲无码一二三四五区,日韩无码www.,sese444

您好,歡迎來(lái)到維�(kù)電子市場(chǎng)�(wǎng) 登錄 | 免費(fèi)注冊(cè)

雪崩擊穿
閱讀�30556�(shí)間:2011-01-04 10:53:15

  電子和空穴穿越空間電荷區(qū)�(shí),與空間電荷去內(nèi)的電子發(fā)生碰撞產(chǎn)生電�-空穴�(duì),在pn �(jié)�(nèi)形成一股很大的反偏電流,這�(gè)�(guò)程就稱為雪崩擊穿�

原理

  隨著反向電壓的提高,空間電荷區(qū)�(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng),通過(guò)�(shì)壘區(qū)的載流子獲得的能量也隨之增加。當(dāng)反向電壓接近擊穿電壓UB�(shí),這些有較高能量的載流子與空間電荷區(qū)�(nèi)的中性原子相遇發(fā)生碰撞電�,產(chǎn)生新的電�-空穴�(duì)。這些新產(chǎn)生的電子和空穴又�(huì)在電�(chǎng)的作用下,重新獲得能量,碰撞其它的中性原子使之電�,再�(chǎn)生更多的電子-空穴�(duì)。這種連鎖反應(yīng)繼續(xù)下去,使空間電荷區(qū)�(nèi)的載流子�(shù)量劇增,就像雪崩一�,使反向電流急劇增大,產(chǎn)生擊�。所以把這種擊穿稱為雪崩擊穿�

  雪崩擊穿一般發(fā)生在摻雜濃度較低、外加電壓又較高的PN�(jié)中。這是�?yàn)閾诫s濃度較低的PN�(jié),空間電荷區(qū)寬度較寬,發(fā)生碰撞電離的�(jī)�(huì)較多�

理論分析

  �(dāng) MOSFET 漏極存在大電� Id,高電� Vd �(shí),器件�(nèi)電離作用加劇,出現(xiàn)大量的空穴電�,�(jīng) Rb 流入源極,�(dǎo)致寄生三極管 基極電勢(shì) Vb 升高,出現(xiàn)所謂的"快回(Snap-back)"�(xiàn)�,即在 Vb 升高到一定程� �(shí),寄生三極� V2 �(dǎo)�,集電�(即漏�)電壓快速返回達(dá)到晶體管基極開路�(shí)� 擊穿電壓(增益很高的晶體管中該值相�(duì)較低),從而發(fā)生雪崩擊�,(大量的研� 和試�(yàn)表明,Ic,SB 很小.另外,由于寄生三極管的增益較大,故在雪崩擊穿�(shí), 三極管基極電�,空穴重新�(jié)合所形成的電�,以及從三極管集電極到�(fā)射極空穴 移動(dòng)所形成的電�,只占� MOSFET 漏極電流的一小部�;所有的基極電流 Ib 流過(guò) Rb;�(dāng) Ib 使基極電位升高到一定程度時(shí),寄生晶體管�(jìn)入導(dǎo)通狀�(tài),MOSFET 漏源 極電壓迅速下�,�(fā)生雪崩擊穿故�.

微觀分析

  雙極性器件在�(fā)生二次擊穿時(shí),集電極電 壓會(huì)在故障瞬間很短時(shí)間內(nèi)(可能小于 1ns)衰減幾百�.這種電壓銳減主要是由 雪崩式注入引起的,主要原因在于:二次擊穿�(shí),器件�(nèi)部電�(chǎng)很大,電流密度� 比較�,兩種因素同時(shí)存在,一起影響正常時(shí)的耗盡區(qū)固定電荷,使載流子�(fā)生雪 崩式倍增. �(duì)于不同的器件, �(fā)生雪崩式注入的情況是不同�. �(duì)于雙極性晶體管, 除了電場(chǎng)�(yīng)力的原因�,正向偏置�(shí)器件的熱不穩(wěn)定�,也有可能使其電流密度�(dá) 到雪崩式注入�.而對(duì)� MOSFET,由于是多�(shù)載流子器�,通常�(rèn)為其不會(huì)�(fā)生正 向偏置二次擊�,而在反向偏置�(shí),只有電氣方面的原因能使其電流密度�(dá)到雪� 注入�, 而與熱應(yīng)力無(wú)�(guān). 以下�(duì)功率 MOSFET 的雪崩擊穿作�(jìn)一步的分析. MOSFET � �(nèi)部各層間存在寄生二極�,晶體�(三極�)器件.從微觀角度而言,這些寄生 器件都是器件�(nèi)� PN �(jié)間形成的等效器件,它們中的空�,電子在高速開�(guān)�(guò)程中 受各種因素的影響,�(huì)�(dǎo)� MOSFET 的各種不同的表現(xiàn).�(dǎo)通時(shí),正向電壓大于門� 電壓,電子由源極經(jīng)體表反轉(zhuǎn)層形成的溝道�(jìn)入漏�,之后直接�(jìn)入漏極節(jié)�(diǎn);� 極寄生二極管的反向漏電流�(huì)在飽和區(qū)�(chǎn)生一�(gè)小的電流分量.而在�(wěn)�(tài)�(shí),寄生 二極�,晶體管的影響不大.�(guān)斷時(shí),為使 MOSFET 體表反轉(zhuǎn)層關(guān)�,�(yīng)�(dāng)去掉柵極 電壓或加反向電壓.這時(shí),溝道電流(漏極電流)開始減少,感性負(fù)載使漏極電壓 升高以維持漏極電流恒�.漏極電壓升高,其電流由溝道電流和位移電�(漏極� 二極管耗盡區(qū)生成�,且與 dVDS/dt 成比�)組成.漏極電壓升高的比率與基極� 電以及漏極耗盡區(qū)充電的比率有�(guān);而后者是由漏-源極電容,漏極電流決定�. 在忽略其它原因時(shí),漏極電流越大電壓�(huì)升高得越�.如果�(méi)有外部鉗位電�,� 極電壓將持續(xù)升高,則漏極體二極管由于雪崩倍增�(chǎn)生載流子,而�(jìn)入持�(xù)�(dǎo)通模 �(Sustaining Mode).此時(shí),全部的漏極電�(此時(shí)即雪崩電�)流過(guò)體二極管, 而溝道電流為�.由上述分析可以看�,可能引起雪崩擊穿的三種電流為漏電�, 位移電流(� dVDS/dt 電流),雪崩電流,三者理論上都會(huì)激活寄生晶體管�(dǎo)�. 寄生晶體管導(dǎo)通使 MOSFET 由高壓小電流迅速過(guò)渡到低壓大電流狀�(tài), 從而發(fā)生雪� 擊穿.

�(shí)能量與溫度的變化

  在開�(guān)管雪崩擊穿過(guò)程中, 能量集中在功� 器件各耗散層和溝道�,在寄生三極管激活導(dǎo)通發(fā)生二次擊穿時(shí),MOSFET �(huì)伴隨� 劇的�(fā)熱現(xiàn)�,這是能量釋放的表�(xiàn).以下�(duì)雪崩擊穿�(shí)能量耗散與溫升的�(guān)系�(jìn) 行分�.雪崩擊穿�(shí)的耗散能量與溫升的�(guān)系為 電流呈線性增�(zhǎng),增長(zhǎng)率為

  ΔθM�

  雪崩擊穿開始�(shí), di/dt=VBR/L(13)式中:VBR 為雪崩擊穿電�(假設(shè) 為恒�);L 為漏極電路電�.若此�(shí) MOSFET 未發(fā)生故�,則在�(guān)斷時(shí)刻之�,� �(nèi)部耗散的能量為

  E=LIo2(14)

  式中:E 為耗散能量;Io 為關(guān)斷前的漏極電�. 隨著能量的釋�,器件溫度�(fā)生變�,其瞬�(shí)釋放能量值為

  P(t)=i(t)v=i(t)VBR

  式中: i(t)=Io-t (16) 到任意時(shí)� t 所耗散的能量為 (17)在一定時(shí)� t �,一定的耗散功率�,溫升� 方法表示溫升� E=Pdt=L(Io2-i2) Δθ=PoK(18)式中:K=,

  其中 ρ 為密�;k 為電�(dǎo)�;c 為熱容量.�(shí)際上耗散功率不是恒定�,用疊加的

  Δθ=PoK-δPnK(19)

  式中:Pn=δinVBR=VBRδt; Po=IoVBR; δt=tn-tn-1;tm=t=.則溫升可以表示為

  Δθ(t)=PoK-Kδt(20)

  可以表示� 積分形式�

  Δθ(t)=PoK-Kdτ(21)

  在某一�(shí)� t 溫升表達(dá)式為

  Δθ(t)=PoK- K(22)

  將溫升表�(dá)式規(guī)范化處理,� =(23)式中:tf=,為電� i=0 的時(shí)�;ΔθM 為溫�(t=tf/2 �(shí)).則由�(22)� Δθ=PoK=IoVBRK(24)

  由上面的分析�(guò)� 可以看出,在功� MOSFET �(fā)生雪崩擊穿時(shí),器件溫度與初始電�,以及器件本身� 性能有關(guān).在雪崩擊穿后如果�(méi)有適�(dāng)?shù)木彌_,抑制措施,隨著電流的增�,器件 �(fā)散內(nèi)部能量的能力越來(lái)越差,溫度上升很快,很可能將器件燒毀.在現(xiàn)代功率半 �(dǎo)體技�(shù)�,MOSFET �(shè)�(jì),制造的一�(gè)很重要方面就是優(yōu)化單元結(jié)�(gòu),促�(jìn)雪崩� 穿時(shí)的能量耗散能力

維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��

已收錄詞�168816�(gè)