快恢復(fù)二極管陽極參數(shù)設(shè)計

  根據(jù)客戶要求在VF=1.6V@25℃條件下，正向電流lF=c (A)。
  這種要求可以認(rèn)為滿足大注入條件，即注入的少子濃度可以與本底的摻雜濃度相比擬。理論上電流電壓關(guān)系的模型，建立在下面假設(shè)條件下。
  1)P+，N+發(fā)射區(qū)是理想的發(fā)射極，不考慮發(fā)射區(qū)內(nèi)的復(fù)合和耗盡層的激發(fā)復(fù)合。
  2)不考慮P+，N+發(fā)射區(qū)的體電阻，即N_P+、N_N+摻雜濃度非常高。
  3)漂移區(qū)的載流子壽命與載流子濃度不相關(guān)。
  4)在漂移區(qū)內(nèi)滿足電中性條件，即n=p。
  在大注入條件下，應(yīng)用雙極輸運方程，可以推導(dǎo)出PIN結(jié)構(gòu)電流-電壓關(guān)系，

  式中La是雙極擴散長度，Da是雙極擴散系數(shù)，Wn是漂移區(qū)寬度。
 
  式中V_F(J_P+N)，V_F(J_N+N)分別是P+N結(jié)和N+N結(jié)正向偏置電壓，Vm是漂移區(qū)正向壓降。
  結(jié)壓降與少子壽命無關(guān)，主要是漂移區(qū)的電阻率與少子壽命關(guān)系很大。當(dāng)漂移區(qū)寬度Wn大于1個擴散長度La時(一般快恢復(fù)二極管均有Wn>La)。則Vm與(Wn/La)成指數(shù)増長關(guān)系，如下式所示。   其中La與少子壽命τa關(guān)系是。
  為了控制通態(tài)正向壓降，選擇合適的少子壽命控制工藝十分重要，同時也需要從器件結(jié)構(gòu)設(shè)計上設(shè)法減小通態(tài)正向壓降和提高快恢復(fù)速度，典型的方法是設(shè)計上盡量采用更低電阻率的硅材料，采用更窄的基區(qū)，以盡量減少基區(qū)電阻和存儲電荷。從多個方面進行綜合的結(jié)構(gòu)設(shè)計，優(yōu)化折中，才能設(shè)計制造出綜合特性優(yōu)良的快恢復(fù)二極管。
  工程上，可以在VF=1.6V@25℃條件下測得材料的電流密度JA/cm²，求得陽極有效面積Area=(c/J)cm²。接下來，根據(jù)前面確定的終端結(jié)構(gòu)的面積，最終確定器件的面積。對于試制的1200V15AFRD樣管，陽極區(qū)面積5.06mm²，有效區(qū)面積5.67mm²總面積7.02mm²。



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