功率半导体器件最新章节_关艳霞著

功率半导体器件的反向击穿电压是它的重要指标之一，而且击穿电压同最大正向电流一起决定了器件的功率容量。在所有器件中，反向耐压是由其中一个反偏PN结的耗尽层来承受的。因此，本节将讨论二极管的击穿电压的计算及二极管阻断特性的设计。

1.NPT功率整流管的雪崩击穿电压

对于功率整流管来说，击穿电压一般很高，一般可用单边突变结来近似计算二极管的雪崩击穿电压。

对于平行平面结，单边突变P ⁺ N结的情况，施加反向电压后，空间电荷区的展宽主要在轻掺杂区一侧。当轻掺杂区一侧的宽度大于雪崩击穿时空间电荷区在该侧的展宽时，其雪崩击穿电压由轻掺杂区的掺杂浓度决定

式中， N _D 、 ρ 分别为P ⁺ N结N区的掺杂浓度和电阻率； μ _n 为电子迁移率。若 μ _n 取1350～1550cm ² /（V·s），则式（3.1）可写成

此式便是国内功率半导体器件实际生产中常用的一个公式。

2.PT功率整流管的击穿电压

前面曾指出，采用NPT结构，轻掺杂区较宽，耐电压能力得到提高，但正向电压降大，反向恢复时间较长，功耗增加。另外，材料利用率不高。PT结构，轻掺杂浓度区的厚度较薄，一定程度上协调了高耐压与正向压降之间、高阻断电压与反向恢复时间之间的矛盾。

图3.2 穿通结构的电场分布

图3.2示出了这种二极管击穿时的电场分布，图中虚线为假定耗尽层不穿通的情形，即三角形表示NPT结构击穿时的电场分布，假定选用相同掺杂的材料，击穿时具有相同的最大电场 E _cr ，因此两种结构的击穿电压之比等于相应面积之比，由图3.2得到

若令，式（3.3）可写为

式中，。虽然穿通二极管的击穿电压比正常突变二极管击穿电压要低，但在高压器件设计中较好地解决了耐压与通态压降、耐压与反向恢复时间的矛盾。