Главная страница Напряженность электрического поля (тиристор) Хехр(- (3.3) В этом выражении Ef - уровень Ферми; Ei=(Ec - Ev)/2 - собственный уровень; /zn = / o, где п - средняя плотность инжектированных электронов; По - равновесная плотность электронов. Собственные времена жизни соответственно дырок и электронов Тро = Тип - (3.4) (3.5) Здесь Op, On - сечения захвата дырок и электронов уровнями ловушек; -тепловая скорость носителей; /V/ - плотность ловушек. Для низкого и высокого уровней инжекции уравнение (3.3) существенно упрощается. При условии низкого уровня инжекции в выключенном состоянии или на заключительной стадии этапа восстановления при выключении /io<C 1 и выражение для времени жизни принимает вид Хехр 1-fexp () + &оХ -Е, , Ei-Ej (3.6) где bo = Op/On - отношение сечений захвата уровней ловушек. Следует отметить, что время жизни при низком уровне инжекции в значительной степени зависит от характеристик определяющего уровня ловушки (&(), N, и Е,). При высоком уровне инжекции Ао ! и выражение для времени жизни принимает вид Twt = Tpo + f 0==f,;o(+ )- (3-7) Ранее это время уже встречалось в тексте как амбиполярное 1 время жизни То при высоких уровнях инжекции. Оно является критичным при определении напряжения на тиристоре в открытом состоянии. Кроме того, важное значение имеет время жизни и в области Пространственного заряда т.,с, поскольку оно характеризует генерацию носителей в слое пространственного заряда р - и-пере-хода и влияет на значение тока утечки в тиристоре (см. § 2.1), Время жизни в пространственном заряде [Ghandi, 1977] = ¥ [ехр () + о ехр ()]. (3.8) Основной задачей при конструировании тиристора является выбор соответствующего значения времени жизни для вычисления характеристик прибора. В случае быстродействующих тиристоров требуется малое время выключения. Поэтому и время жизни в приборе обычно регулируется путем введения известных примесей или электронным облучением (см. § 5.6). Уровень ло-вущки, определяющий время жизни, хорошо известен, и время жизни можно точно вычислить, используя вышеприведенные аналитические выражения. Энергетические уровни и сечения захвата для контролируемых уровней ловушек приведены в табл. 3.2. Таблица 3.2. Энергетические уровни и поперечные сечения захвата для контролируемых уровней ловушек
3.3. Конструирование структуры Типичная р - п - р - -структура мощного тиристора, изображенная на рис. 3.2, изготавливается обычно путем диффузии. В исходный кремний -типа проводится диффузия акцепторных примесей, в результате которой образуется симметричная р -7 п - р-структура, а затем с одной стороны кремниевой пластины проводится диффузия -типа для формирования катодного эмиттера. Очевидно, что описанная процедура изготовления тиристора очень проста и экономична, поскольку включает в себя только два диффузионных процесса. Однако в некоторых случаях необходимо несколько видоизменять эту процедуру для того, чтобы создать асимметричные р - - р-структуры, требующиеся, для специальных типов тиристоров, например асимметричных и запираемых (см. гл. 4). 3.3.1. р-база (р2) Для обеспечения высокого напряжения пробоя силовых тиристоров свыше 1000 В необходимо слои Р1 и Р2, которые формируют обратный и прямой блокирующие переходы и J2 соот- I-a:
Рис. 3.2. Структура мощного р-п-р-п-тиристора: УЭ - управляющий электрод ветственно, создавать путем диффузии. Их ширина Wp = Wp2 + + Wf,2 изменяется в интервале от 30 до 140 мкм Существуют три легирующие акцепторные примеси, которые обычно используются для создания этих слоев: галлий, алюминий и бор. Бор применяется при локальной диффузии акцепторов, например, для создания охранных колец в планарных структурах. К сожалению, бор является медленно диффундирующей примесью по сравнению с галлием и алюминием. Он также создает нарушения в кристаллической решетке кремния (см. § 5.3), в результате которых могут возникнуть большие тепловые токи утечки. С другой стороны, как галлий, так и алюминий являются быстродиффундирующими элементами и не вносят структурных нарушений в кристаллическую решетку кремния, но в отличие от бора они не могут использоваться для создания рисунка пбфото-шаблону с применением двуокиси кремния в качестве маскирующего средства. Распределение легирующих примесей в слоях, полученных диффузией, может быть описано следующими уравнениями. Если источник легирующей примеси является неограниченным, то распределение характеризуется функцией ошибок Щх, /) = Л. ег1с(-)- (3.9) а если источник диффузии является ограниченным, то оно описывается функцией Гаусса (3.10)
|
© 2000 - 2025 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования. |