IGBT中的PIN結(jié)構(gòu)分析（2）

上一章我們講到了載流子濃度與電流的關(guān)系，并且知道了載流子在I區(qū)的濃度分布是非對稱的。

在得知和和電流的關(guān)系表達式后，根據(jù)微觀電流漂移電流和電流關(guān)系：

令， ,即可求得I區(qū)域的電場表達式，

其中，同樣近似認為將電子濃度表達式代入上式，并對電場進行積分，即可得到I區(qū)域的電壓（過程較為繁瑣，讀者若感興趣可以自行推導(dǎo)）。從的表達式容易看出，前后兩項的表達式中均包含電流，因此積分約掉后與電流無關(guān)。即PIN結(jié)構(gòu)中I區(qū)的壓降與電流大小無關(guān)。

回顧在第二章電荷分布中，我們分析了PN結(jié)內(nèi)部勢壘，可知陽極和陰極的電勢差為，

令,下圖是大注入載流子壽命分別為和，PIN區(qū)域?qū)▔航惦S厚度的變化趨勢。

可以看出來，導(dǎo)通壓降隨厚度的變化并非單調(diào)變化，而存在最優(yōu)厚度，這對雙極性器件的設(shè)計很有指導(dǎo)意義。綜合上述推導(dǎo)，可以得到一個PIN結(jié)構(gòu)的IV表達式如下（過程略去）其中為雙極擴散長度，

其中，。下圖是情況下，函數(shù)隨的變化趨勢。

可以看出函數(shù)的最大值出現(xiàn)在附近。說明當I區(qū)域的厚度大約為2倍時，具有最小值。

文末總結(jié)

1、I區(qū)域的電場表達式：，PIN結(jié)構(gòu)中I區(qū)的壓降與電流大小無關(guān)；

2、導(dǎo)通壓降隨厚度的變化并非單調(diào)變化，存在最優(yōu)厚度，對雙極性器件的設(shè)計具有指導(dǎo)意義。