IGBT與功率MOS最大的區(qū)別就是背面多了一個pn結(jié),在正向?qū)〞r,背面pn結(jié)構(gòu)向N-區(qū)注入空穴,使得N-區(qū)的電阻率急劇減?。措妼?dǎo)調(diào)制效應(yīng))。
因此理解pn結(jié)對我們了解IGBT至關(guān)重要!
如下對pn結(jié)的IV特性展開全面闡述。
pn結(jié)最重要的特性為 整流特性 ,即正向?qū)щ?,反向阻斷?/p>
如下僅考慮p+n單向突變結(jié)。

pn結(jié)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(shù),τp/τn分別為空穴/電子壽命。
當電壓為正時,pn結(jié)I-V特性簡化如下:

當電壓為負時,pn結(jié)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(chǎn)生(generation)-復(fù)合(recombination) 后,pn結(jié)I-V特性公式如下:
當電壓為正時,電流由擴散和復(fù)合組成,pn結(jié)I-V特性簡化如下:

當電壓為負時,電流由擴散和產(chǎn)生組成,pn結(jié)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(dǎo),主要表現(xiàn)為反向漏電流JR飽和。
還有一個最最重要的公式為pn結(jié)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(jié)果如下。

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PN結(jié)對IGBT器件的重要性
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