二極管的反向擊穿和穩(wěn)態(tài)特性

  當PiN二極管加反向偏壓時,空間電荷區(qū)中的空穴流向p⁺區(qū),電子流向n⁺區(qū)。由于結(jié)的耗盡區(qū)主要向輕摻雜一區(qū)擴展,而p⁺區(qū)和n⁺區(qū)摻雜濃度極高,存在大量可以電離的施主與受主,所以耗盡層在p⁺區(qū)和n⁺區(qū)內(nèi)增加的很少,耗盡區(qū)主要在n^-區(qū)內(nèi)形成,大大增加了基區(qū)的電阻,使P-i-N二極管在反偏壓下呈現(xiàn)很高的阻抗,可以承受很高的反向偏壓,二極管擊穿電壓主要是由pn結(jié)輕摻雜區(qū)的摻雜濃度決定的,圖1顯示了P-i-N二極管雜質(zhì)分布以及高反壓情況下的電場分布。

 
  PiN二極管反編時擊穿電壓V_BR主要是由結(jié)的低摻雜一側(cè)的雜質(zhì)濃度決定。因為本征i區(qū)的寬度比空間電荷區(qū)的寬度要寬,p⁺n^-結(jié)的擊穿電壓可以由式1來表示。  
式中:E_BR為臨界擊穿電場強度
    ε₀為自由空間介電常數(shù)
    ε_r為相對介電帶數(shù)
     N_D為施主濃度
 
  根據(jù)式1,我們可以看出,要想使p⁺-n^-結(jié)具有較高的擊穿電壓V_R(BR)，硅片初始材料應(yīng)具有較低的施主雜質(zhì)濃度N_D,就是說要具有較高的電阻率。為了能夠讓p-n結(jié)空間電荷區(qū)在反偏時有足夠的擴展空間,初始材料又必須具有一定量大的厚度。然而遺憾的是,要想得到較低的正向通態(tài)壓降,必須在器件制造過程中保證載流子具有較長的壽命以及正向時有大量的載流子進行電導(dǎo)調(diào)制。所以高的反向擊穿電壓和低的正向通態(tài)壓降對高阻層的要求是相互矛盾的。
 
  在工藝中常用的提高器件反向擊穿待性的技術(shù)有負斜角、場限環(huán)以及場板等,這些技術(shù)措施簡單易行又有效。



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