IGBT的物理結(jié)構(gòu)模型—PIN&MOS模型（3）

上一節(jié)講到了根據(jù)PIN1的邊界條件求解系數(shù)和，下面根據(jù)PIN2的邊界條件求解系數(shù)和

首先，陽極側(cè)的邊界條件與PIN1相同，即陽極電子電流為0，即；

其次，陰極側(cè)的邊界條件與PIN1不同，陰極側(cè)因PN結(jié)反偏，空穴濃度為0，即。

（這里需要注意的是，載流子電流為零并不意味著載流子濃度為零，反之亦然。對于PIN1結(jié)構(gòu)，因?yàn)殛枠O和陰極的多子濃度遠(yuǎn)大于少子濃度，所以可以忽略少子電流；對于PIN2結(jié)構(gòu)，因?yàn)殛帢OPN結(jié)反偏的緣故，載流子被耗盡，所以濃度為零，但因電場和濃度差的存在，電流卻不為零。）

將上述兩個邊界條件帶入的通解表達(dá)式，即可得到系數(shù)和電流密度之間的關(guān)系如下：

將和帶入的通解表達(dá)式，整理后便得到PIN2的濃度分布：

同理，假設(shè)載流子壽命為1，芯片厚度為100，電流密度為時，載流子濃度如圖所示。顯然，陽極（集電極）區(qū)域載流子濃度最高，在N-drift區(qū)域逐漸降低，直至到0。

對應(yīng)IGBT結(jié)構(gòu)（如圖虛線區(qū)域順時針旋轉(zhuǎn)90°），陰極區(qū)域?qū)?yīng)p-base基區(qū)，即載流子到達(dá)基區(qū)底部時，其濃度會降低至0，所以基區(qū)底部是沒有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)的。

在實(shí)際設(shè)計中，設(shè)計人員也會通過一些技術(shù)手段來增強(qiáng)這個區(qū)域載流子的濃度。當(dāng)然，這也會對其他參數(shù)造成影響，如擊穿電壓等，設(shè)計中需要綜合考慮。

把PIN1和PIN2的載流子濃度分布繪到一起如圖所示，可以清晰地看出IGBT紅色陰影部分的載流子濃度是很低的。

同時，從濃度分布曲線上還可以發(fā)現(xiàn)其他一些現(xiàn)象：

集電極的載流子濃度并非均勻分布，PIN1區(qū)域的濃度要略高于PIN2區(qū)域?？紤]到實(shí)際加工過程中，集電極的濃度是相同的，又因?yàn)榧姌O側(cè)的電子電流為0，這就意味著PIN1區(qū)域的空穴注入效率要高于PIN2區(qū)域；

因?yàn)闄M向載流子濃度的不同，所以在IGBT內(nèi)部一定會形成橫向的擴(kuò)散電流，在靠近集電極一側(cè)，橫向擴(kuò)散自PIN1區(qū)域向PIN2方向，在靠近p-base基區(qū)一側(cè)，橫向擴(kuò)散自PIN2區(qū)域向PIN1區(qū)域。