非對稱晶閘管結(jié)構(gòu)設(shè)計Ⅱ

該產(chǎn)品主要具有正向阻斷電壓高、高溫漏電流小、飽和壓降低、開通門限電壓高、陽極脈沖峰值電流大、斷態(tài)陽極電壓上升率（dv/dt）高、開通陽極電流上升率（di/dt）高、抗輻射能力強等特點。

圖1分別在25℃和125℃情況下，為仿真得到的器件漏電流曲線。當在環(huán)境溫度為25℃條件下，當器件厚度為810μm時，VAK在3000V范圍內(nèi)，可滿足器件漏電流低于10μA，而當器件厚度提高到910μm時，VAK在4000V（額定工作電壓）范圍內(nèi)，器件漏電流均低于10μA，滿足器件電參數(shù)指標要求。在環(huán)境溫度為125℃條件下，在不同器件厚度情況下，器件漏電流較大。綜上所述，器件厚度設(shè)計為910μm。

圖1 在環(huán)境溫度25℃和125℃條件下，不同厚基區(qū)厚度對漏電流的影響

芯片陰極區(qū)面積及單元陰極區(qū)寬度的選擇：

圖2為器件峰值脈沖陽極電流的仿真測試條件，脈沖陽極電流脈寬為10μs，波形為方波，脈沖上升下降時間均為10ns。

圖2 所施加的陽極脈沖電流

圖3為仿真得到的當門極電壓為2V時，器件內(nèi)部溫度分布、電子電流密度分布，芯片面積為3.87×3.87mm2（Z=1E5）。溫度分布及電子電流密度分布對應(yīng)的時刻點如圖4所示，時刻1表示陽極下邊沿初始時刻，時刻2表示陽極脈沖電流撤除后的穩(wěn)定時刻（僅存在門極電壓和門極電流）。

當芯片面積為3.87×3.87mm2時，在施加陽極脈沖電流過程中，兩個時刻器件內(nèi)部局部高溫達到520K（145℃）以上，器件的電學(xué)性能將嚴重退化。表明芯片面積無法滿足高峰值脈沖電流和高門限電壓的電參數(shù)指標要求。

另外由電子電流密度分布可知，器件的陰極區(qū)邊緣的電流密度較高，局部溫度峰值位置出現(xiàn)在陰極區(qū)邊緣。應(yīng)該通過適當增大芯片面積、適當減小陰極區(qū)寬度及優(yōu)化薄基區(qū)雜質(zhì)分布來實現(xiàn)產(chǎn)品的電參數(shù)指標。

圖3 器件內(nèi)部溫度分布、電子電流密度分布及柵電流、陽極電壓曲線