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IGBT的關(guān)斷瞬態(tài)分析—電荷存儲變化趨勢(2)

冬至子 ? 來源:橘子說IGBT ? 作者:orange ? 2023-12-01 14:02 ? 次閱讀

可以看出,減小遷移率和載流子壽命,可以增大關(guān)斷瞬間的電流突變率。

同樣地,如穩(wěn)態(tài)分析中一樣,若要精確地考慮BJT模型, 圖片應(yīng)參考的表達(dá)式應(yīng)該是(6-19),相應(yīng)的圖片,推演過程相似,在此不再贅述。

在關(guān)斷過程中,非耗盡區(qū)寬度圖片會隨著IGBT兩端電壓上升而減小,記為圖片。隨著圖片變化,電荷分布的邊界條件也就發(fā)生變化,那么IGBT內(nèi)部存儲的電荷總量并不是單純地按照(6-40)的e指數(shù)關(guān)系衰減。

如圖所示,在關(guān)斷過程中,隨著IGBT承受電壓的增加,耗盡區(qū)擴(kuò)寬,內(nèi)部(圖片)區(qū)間的電荷,會快速被內(nèi)建電場抽走,而非耗盡區(qū)圖片區(qū)域內(nèi)的電荷則會按照前述邏輯按e指數(shù)衰減。

圖片

所以,這里我們必須動態(tài)地考慮兩個(gè)因素:1.電壓建立引入動態(tài)的圖片;2.動態(tài)圖片引起動態(tài)的圖片,然后在關(guān)斷的過程中相互影響,直到完全關(guān)斷,圖片變?yōu)?。

顯然,上述變化會引起圖片變化, 圖片不再是常數(shù),而是隨圖片變化的圖片,加入時(shí)間變量后,重新書寫(6-10)空穴濃度分布如下:

圖片

將(6-46)從0到圖片積分即可得到實(shí)時(shí)的圖片。該積分過程較為復(fù)雜,考慮到通常情況下圖片的事實(shí),例如,當(dāng)圖片圖片圖片,而圖片,而且隨著關(guān)斷過程的進(jìn)行, 圖片進(jìn)一步減小,因此,我們可以通過對(6-46)做泰勒展開,并取其低階一次項(xiàng)來簡化運(yùn)算。

(注,泰勒展開公式:sinh x = x+x^3/3!+x^5/5!+……+(-1)^(k-1)*(x^2k-1)/(2k-1)!+…… (-∞

圖片

將(6-47)繪成圖片圖片的幾何關(guān)系如圖所示, 不難推導(dǎo)出圖片圖片的變化率關(guān)系為(感興趣的讀者可嘗試自行推導(dǎo))

圖片

圖片

顯然圖片時(shí)刻三角形所包圍的面積就是該時(shí)刻總的電荷存儲量圖片,即

圖片

反之, 圖片時(shí)刻圖片處的邊界條件與此時(shí)的圖片相關(guān),

圖片

從(6-48)到(6-50),隨著關(guān)斷過程中電壓上升,可以得出如下趨勢性的結(jié)論:非耗盡區(qū)圖片越來越小,IGBT集電極區(qū)域的空穴濃度越來越高。

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