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功率双极晶体管,功率雙極電晶體,Power BJT
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2024-01-15 | 636 次浏览 | 分享到:

极电流会在发射结上形成局部热起伏;发射结上局部区 域电流密度较高的部分具有较高的温度,致使该区域的pn结自建电势(Built-in Potential)随温度上升而下降,促使更多的电流注入该区而提高耗散功率;再进一步引起局部升温,使发射结上因热正反馈现象而在晶体管内部产生热斑。热斑产生的高温会使 pn结耗尽区的自建电势急剧降低而使集电极短路,功率双极晶体管即进入热型低电压大电流二次击穿状态。在外部电路加上限流保护装置则可使晶体管恢复工作。若无限流保护装置则会因热斑温度快速上升而破坏材料组成及器件结构,导致功率双极晶体管永久损坏。此外,在正偏的高电压及大电流情况下,集电极电流上升会使p基区与,n漂移区间的势垒降低,最大的电场强度就移到n/n结上,并在n/n结附近产生雪崩碰撞电离,功率双极晶体管即进入正偏低电压大电流二次击穿状态,造成器件破坏性失效。

在功率双极晶体管关断瞬间,晶体管处于反偏状态,集电极电流会瞬间被集中在发射极的中心区域,使该区域电流密度增大 10 倍以上。随着集电极电压上升到峰值,就使晶体管处于高电压大电流的反偏状态,此时电场的峰值出现n漂移区与n衬底交界处,电子即以饱和速度向集电极移动,致使集电结J¹  的电压下降且集电极电流增大,就发生反偏雪崩击穿而使器件损坏。由于这种击穿是因为峰值电场由J² 结区移至n/n结区,致使n/n结的雪崩区向集电区注入空穴而引发的低电压雪崩电离效应,故称为反偏二次击穿。在n漂移区和n衬底之间引入一层掺杂浓度略高的缓冲层可以降低界面的电场强度峰值,或者增大条型发射极边缘区的结深,这样就可避免在低电压时发生雪崩击穿。

功率双极晶体管的技术已十分成熟,但因电流增益较小及输入阻抗较低,故在高电压应用领域,功率双极晶体管已逐渐被性能更好的IGBT 所取代。