上一節(jié)我們建立了基區(qū)寬度與外加電壓隨時間的變化關(guān)系:
以及
電容變化關(guān)系:
將(6-61)和(6-64)帶入(6-62)并化簡就可以得到與
之間的關(guān)系如下
再根據(jù)與
總電流的關(guān)系(6-6),即可得到瞬態(tài)過程中的IV關(guān)系。
根據(jù)(6-57)求導(dǎo)計算出,再將(6-65)帶入(6-66)替換
,可以得到,
再將(6-61)帶入(6-67)消除,以及將
帶入(6-67)消除
,即可得到
與
的關(guān)系,
更進(jìn)一步地,利用(6-58)中與電荷總量
的關(guān)系,即可得到
與
的關(guān)系,進(jìn)而得到電壓與電流之間的關(guān)系。
不同對應(yīng)的
可參照(6-11)的PIN模型求解,不再贅述。
下面我們用一個簡化的例子來分析一下dv/dt隨不同物理量的變化趨勢。假設(shè)1200V規(guī)格的IGBT,初始條件如下:芯片厚度為【150】μm,襯底摻雜濃度為【 】
,關(guān)斷瞬態(tài)過程中母線電壓為【800】V,載流子壽命為【10】 μs,感性負(fù)載,
達(dá)到目前電壓之前,通過IGBT芯片的總電流(密度)保持不變,看dv/dt隨電壓、載流子壽命摻雜濃度、芯片厚度的變化情況,
1.不同載流子壽命對應(yīng)的dv/dt變化趨勢;
2.不同襯底濃度對應(yīng)的dv/dt變化趨勢;
3.不同襯底厚度對應(yīng)的dv/dt變化趨勢。( 與
關(guān)系采用(6-11)表達(dá)式計算)在這個案例中,可以看出如下幾個趨勢:
1.載流子壽命越小,dv/dt越大;
2.襯底濃度越大,dvdt越大;
3.芯片厚度越厚,dv/dt越大;
4.dV/dt不是隨電壓增長的單調(diào)變化,而是存在最大值。同時,電流大小對dv/dt影響不大,感興趣的讀者可以試著運(yùn)算一下。
圖1 不同載流子壽命對應(yīng)的dv/dt變化趨勢
圖2 不同襯底濃度對應(yīng)的dv/dt變化趨勢
圖3 不同襯底厚度對應(yīng)的dv/dt變化趨勢
至此,IGBT的關(guān)斷瞬態(tài)分析就告一段落。
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