IGBT與功率MOS最大的區別就是背面多了一個pn結,在正向導通時,背面pn結構向N-區注入空穴,使得N-區的電阻率急劇減小(即電導調制效應)。
因此理解pn結對我們了解IGBT至關重要!
如下對pn結的IV特性展開全面闡述。
pn結最重要的特性為 整流特性 ,即正向導電,反向阻斷。
如下僅考慮p+n單向突變結。
pn結I-V特性公式如下:
Js定義如下:
其中ND/NA分別為施主/受主濃度;Dp/Dn分別為空穴/電子擴散系數,τp/τn分別為空穴/電子壽命。
當電壓為正時,pn結I-V特性簡化如下:
當電壓為負時,pn結的I-V特性簡化如下:
當電壓為正時,電壓每增大60mV,電流增大10倍。
以上僅考慮擴散流(diffusion),
當考慮 產生(generation)-復合(recombination) 后,pn結I-V特性公式如下:
當電壓為正時,電流由擴散和復合組成,pn結I-V特性簡化如下:
當電壓為負時,電流由擴散和產生組成,pn結I-V特性簡化如下:
需注意的是,高溫下,擴散流(公式第1項)占主導,主要表現為反向漏電流JR飽和。
還有一個最最重要的公式為pn結的擊穿特性,公式如下:
常溫下,硅臨界擊穿場強見下圖:
小江對典型摻雜進行了提取,結果如下。
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