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        二极管的反向击穿和稳态特性

        作者:海飞乐技术 时间:2018-06-11 11:44

          当PiN二极管加反向偏压时,空间电荷区中的空穴流向p+区,电子流向n+区。由于结的耗尽区主要向轻掺杂一区扩展,而p+区和n+区掺杂浓度极高,存在大量可以电离的施主与受主,所以耗尽层在p+区和n+区内增加的很少,耗尽区主要在n-区内形成,大大增加了基区的电阻,使P-i-N二极管在反偏压下呈现很高的阻抗,可以承受很高的反向偏压,二极管击穿电压主要是由pn结轻掺杂区的掺杂浓度决定的,图1显示了P-i-N二极管杂质分布以及高反压情况下的电场分布。

        P-i-N二极管反偏时电场分布示意图 
        图1 P-i-N二极管反偏时电场分布示意图
         
          PiN二极管反编时击穿电压VBR主要是由结的低掺杂一侧的杂质浓度决定。因为本征i区的宽度比空间电荷区的宽度要宽,p+n-结的击穿电压可以由式1来表示。
        计算公式1(1)
         
        式中:EBR为临界击穿电场强度
            ε0为自由空间介电常数
            εr为相对介电带数
             ND为施主浓度
         
          根据式1,我们可以看出,要想使p+-n-结具有较高的击穿电压VR(BR),硅片初始材料应具有较低的施主杂质浓度ND,就是说要具有较高的电阻率。为了能够让p-n结空间电荷区在反偏时有足够的扩展空间,初始材料又必须具有一定量大的厚度。然而遗憾的是,要想得到较低的正向通态压降,必须在器件制造过程中保证载流子具有较长的寿命以及正向时有大量的载流子进行电导调制。所以高的反向击穿电压和低的正向通态压降对高阻层的要求是相互矛盾的。
         
          在工艺中常用的提高器件反向击穿待性的技术有负斜角、场限环以及场板等,这些技术措施简单易行又有效。




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