電力整流管培訓(xùn)課件

5.1電力整流管

內(nèi)容1、電力整流二極管的結(jié)構(gòu)2、PiN結(jié)二極管的反向耐壓特性與耐壓設(shè)計(jì)4、PiN二極管通態(tài)特性5、PiN二極管動(dòng)態(tài)特性3、表面造型與保護(hù)6、快恢復(fù)整流管（FRD)電力整流管電力整流管1、電力整流二極管的結(jié)構(gòu)NPTPTpn-n陽極陰極pn-n結(jié)構(gòu)電力整流管2、二極管的反向耐壓特性與耐壓設(shè)計(jì)主要內(nèi)容單邊突變結(jié)（P+-N）結(jié)的雪崩擊穿電壓

P+NN+（PIN)二極管的擊穿電壓

二極管耐壓的設(shè)計(jì)1）單邊突變結(jié)（P+-N）結(jié)的雪崩擊穿電壓μn取為1350～1550cm2/V.s

電力整流管2）PT二極管的擊穿電壓

P+

N

N+

0

wI

x

E

Ecr

xB電力整流管3）二極管耐壓的設(shè)計(jì)（2）PT結(jié)構(gòu)二極管的耐壓設(shè)計(jì):

確定滿足耐壓，并且使I(N-)區(qū)厚度最小的I區(qū)電阻率ρno和最小的I區(qū)厚度wIm設(shè)計(jì)思想電力整流管PT二極管的耐壓設(shè)計(jì):

對(duì)于一定的VPT,使wI為最小值的ρn0和wIm在擊穿電壓VPT一定時(shí),有一個(gè)最小的基區(qū)寬度WI,而且必須在電阻率為ρno的條件下

電力整流管3、表面造型與保護(hù)表面電場(chǎng)與表面擊穿

結(jié)的的邊緣造型技術(shù)

整流管的表面造型

P-N結(jié)的表面鈍化與保護(hù)

內(nèi)容1）表面電場(chǎng)與表面擊穿

體

內(nèi)

PN

結(jié)

表面

PN

結(jié)

體內(nèi)PN

結(jié)特性

表面PN結(jié)特性

合成特性

VR

IR

表面PN結(jié)與體內(nèi)PN結(jié)的等效電路

表面PN結(jié)與體內(nèi)PN結(jié)的特性

提高表面擊穿電壓的主要方法是表面造型技術(shù)電力整流管2）PN結(jié)的的邊緣造型技術(shù)PN結(jié)的的邊緣造型技術(shù)表面斜角造型技術(shù)場(chǎng)限環(huán)正斜角負(fù)斜角表面斜角造型技術(shù)——正斜角★正斜角是從重?fù)诫s至輕摻雜結(jié)面積逐步減小的結(jié)。

★正斜角作用是降低表面電場(chǎng)。

降低表面電場(chǎng)的機(jī)理

電力整流管表面斜角造型技術(shù)——負(fù)斜角★負(fù)斜角是從輕摻雜至重?fù)诫s結(jié)面積逐步減小的結(jié)。

★由于P+區(qū)是重?fù)诫s，所以在一定的斜角范圍內(nèi)斜面的耗盡層寬度反而小于體內(nèi)的。

xs電力整流管表面斜角造型技術(shù)——負(fù)斜角★負(fù)斜角造型時(shí)，應(yīng)采用深擴(kuò)散低濃度梯度有利于表面電場(chǎng)的降低。

★當(dāng)輕摻雜區(qū)的雜質(zhì)濃度較小時(shí)，體內(nèi)的VB雖能得到提高。但負(fù)斜角必須很小，才能把最大電場(chǎng)減小到同樣值。對(duì)擊穿電壓4000V以上的器件，要求負(fù)斜角小于1°，這很難實(shí)現(xiàn)。電力整流管PN結(jié)的的邊緣造型技術(shù)——場(chǎng)限環(huán)★場(chǎng)限環(huán)是擴(kuò)散形成P-N結(jié)的同時(shí)，在其周圍做同樣摻雜的一個(gè)擴(kuò)散環(huán)。場(chǎng)限環(huán)和主結(jié)及其它電極無接觸?！飯?chǎng)限環(huán)的作用是相當(dāng)于在平面型功率器件的邊緣增加了一個(gè)電壓的分壓器,由于場(chǎng)限環(huán)

的存在使電壓分配在更長(zhǎng)的一段距離內(nèi),從而阻止了由于電場(chǎng)過高而出現(xiàn)的擊穿?！飯?chǎng)限環(huán)的設(shè)計(jì)原則是主PN

發(fā)生雪崩擊穿之前其耗盡區(qū)與場(chǎng)限環(huán)穿通,繼續(xù)上升的外加電壓則由場(chǎng)限環(huán)來承擔(dān),主結(jié)電場(chǎng)就會(huì)得到控制。電力整流管3）整流管的表面造型★NPT整流管—單正斜角造型雙角造型臺(tái)面造型★PT整流管雙角造型臺(tái)面造型穿通結(jié)構(gòu)的I區(qū)較窄，耗盡層可能擴(kuò)