2.3 晶閘管的主要特性
本節(jié)主要內(nèi)容2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性
晶閘管阻斷模式
?????? (1)PN結(jié)的雪崩擊穿、穿通效應(yīng)
?????? (2)晶閘管的阻斷電壓
?????? (3)晶閘管的最小長(zhǎng)基區(qū)寬度Wn(min)
器件的結(jié)終端技術(shù)
?????? (1)表面態(tài)與表面電場(chǎng)
?????? (2)結(jié)終端技術(shù)
2.3.2晶閘管的通態(tài)特性
?????? (1)晶閘管的通態(tài)電壓
?????? (2)功耗
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù)）
（1） p+n結(jié)的擊穿電壓
雪崩擊穿電壓：
碰撞電離的強(qiáng)弱程度通常用電離率來(lái)表示，有如下經(jīng)驗(yàn)公式：????????????????????????
式中a、b、n 均為常數(shù)。
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性

p+n結(jié)的電場(chǎng)分布：?
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù)）
則上式可簡(jiǎn)化為:
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù)）
穿通電壓：
? 當(dāng)有效基區(qū)寬度隨反向電壓增加而趨近于零時(shí)，定義此時(shí)p+n結(jié)兩端所承受的耐壓為穿通電壓，記為VPT。
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù)）

(2)晶閘管的阻斷電壓
?? 晶閘管有兩個(gè)以上的 pn結(jié)，J1、J2 結(jié)的耐壓與單個(gè)pn結(jié)有何不同？

2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù)）

2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù)）

(3)晶閘管的最小長(zhǎng)基區(qū)寬度Wn(min)
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù)）
當(dāng)?????????????????? 時(shí)，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 。

2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù)）?? 解上述超越方程可得到α1 ，依次可求出K、VB、 ρ、 xm 及Wen 。
?? 所以長(zhǎng)基區(qū)寬度為：
????? Wn ＝ xm ＋Wen
假定一次擴(kuò)散結(jié)深為xjp ，則硅片厚為:
??????????? δ＝Wn ＋2xjp?
?正斜角、負(fù)斜角及電場(chǎng)分布
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù)）
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù)）
（2） 結(jié)終端技術(shù)
雙正角和組合斜角造型
2.3.1晶閘管的斷態(tài)特性(續(xù)）

? (1)晶閘管的通態(tài)電壓
1．體壓降:
Vm是Wn /LP的函數(shù)，當(dāng)Wn /LP≤1時(shí)，Vm在pin二極管的總壓降中可以忽略不計(jì)。當(dāng)Wn /LP≥3時(shí)，Vm呈指數(shù)增加，遠(yuǎn)大于“短”結(jié)構(gòu)時(shí)的壓降。通常取Wn≤3LP。
2.3.2晶閘管的通態(tài)特性(續(xù)）
Wn /LP是體壓降大小的主要標(biāo)志。要減小體壓降，唯一的方法提高少子壽命或縮短基區(qū)寬度。
Vm與J無(wú)關(guān)。
擴(kuò)散長(zhǎng)度隨注入載流子濃度的增加而減小。在注入電平大于1017cm-3，載流子-載流子散射和俄歇復(fù)合起著減小La的作用。因而在低電流密度下的“短”結(jié)構(gòu)，在高電流密度下要變?yōu)椤伴L(zhǎng)”結(jié)構(gòu) 。
2.3.2晶閘管的通態(tài)特性(續(xù)）
? 2．結(jié)壓降:
p+in+結(jié)構(gòu)的結(jié)壓降Vj可由載流子濃度分布服從玻爾茲曼分布規(guī)律得到。
2.3.2晶閘管的通態(tài)特性(續(xù)）
3．歐姆接觸壓降：
正常情況下，大功率器件的歐姆接觸壓降是很小的。
2.3.1晶閘管的通態(tài)特性(續(xù)）
(2)晶閘管的功率損耗
通態(tài)功率損耗PT?
斷態(tài)功率損耗PD
開通損耗Pon
關(guān)斷損耗Poff
門極損耗PG
工頻下PT 是主要的.
2.3.1晶閘管的通態(tài)特性(續(xù)）
通態(tài)功率損耗PT的簡(jiǎn)易算法
2.3.1晶閘管的通態(tài)特性(續(xù)）
當(dāng)??????????????????? 時(shí),有

由瞬態(tài)VA曲線計(jì)算
由半導(dǎo)體物理，
?
要求掌握的內(nèi)容
1.雪崩電壓與穿通效應(yīng);
2.晶閘管的耐壓與單個(gè)pn結(jié)有何不同？主要決定于哪些量？
3.結(jié)終端的表面電場(chǎng)強(qiáng)度及相關(guān)技術(shù);
4.通態(tài)電壓的構(gòu)成及如何減小通態(tài)電壓;
5.器件損耗的計(jì)算