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IGBT的關(guān)斷瞬態(tài)分析—電荷存儲(chǔ)變化趨勢(shì)(3)

冬至子 ? 來源:橘子說IGBT ? 作者:orange ? 2023-12-01 14:06 ? 次閱讀

至此,我們完整地分析了關(guān)斷瞬態(tài)過程中IGBT內(nèi)部的空穴濃度分布變化從而引起的電荷存儲(chǔ)變化,而電荷對(duì)時(shí)間的變化率即對(duì)應(yīng)電流。(6-47)是通過泰勒展開的一階近似得到的結(jié)果,而瞬態(tài)實(shí)際過程中需要更為精確的空穴濃度分布,才能獲得精確的電壓波形,下面我們對(duì)(6-47)進(jìn)行修正。

首先,根據(jù)電荷守恒原則,先寫出空穴的連續(xù)性方程如下(空穴的變化等于體外流入的電荷與體內(nèi)復(fù)合的電荷之和):

圖片

將(6-6)對(duì)圖片求導(dǎo)得到圖片,并代入(6-51),同時(shí)考慮到

1.IGBT器件內(nèi)部電流處處相等,即圖片
2.大注入圖片,化簡即可得到雙極型擴(kuò)散方程,

圖片

其中圖片。將(6-47)對(duì)時(shí)間求導(dǎo),然后將(6-48)代入其中可以得到圖片

圖片

將(6-47)和(6-53)代入(6-52)得到擴(kuò)散方程變形如下,

圖片

注,上述表達(dá)式中圖片的變量。

將(6-54)對(duì)圖片兩次求積分,即可得到圖片修正表達(dá)式如下:

圖片

系數(shù)圖片圖片可以通過邊界條件, 圖片以及圖片計(jì)算得到,如下,

圖片

若將(6-56)代入(6-55),并分離圖片圖片后可以得到圖片

對(duì)比(6-47),顯然(6-57)多了一些修正項(xiàng)。在某時(shí)刻圖片,若對(duì)(6-57)從圖片積分,再乘以圖片,則可以得到瞬態(tài)過程中更為準(zhǔn)確的電荷總量,積分過程略去,結(jié)果如下,

圖片

對(duì)照(6-49),(6-58)多了一個(gè)修正項(xiàng)圖片,一般情況下, 圖片,那么(6-58)就趨近于(6-49)了。

由此可以看出,空穴電荷濃度分布既與基區(qū)寬度圖片有關(guān),也與基區(qū)寬度隨時(shí)間的變化率圖片有關(guān);而電荷總量則只與基區(qū)寬度圖片有關(guān)。

更進(jìn)一步地,只要準(zhǔn)確得知圖片圖片的時(shí)間維度表達(dá)式,那么就可以得知任意時(shí)刻的電荷濃度空間分布以及該時(shí)刻的電荷總量與時(shí)間的關(guān)系,當(dāng)然這就與外圍拓?fù)潆娐废嚓P(guān),要得到具體的時(shí)間表達(dá)式,就需要針對(duì)不同的拓?fù)鋯为?dú)討論。

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