半导体放电管维持电流的研究
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由上式可见, 要提高维持电流有两条路径: ( 1) 减少基区电阻率, 即提高基区掺杂浓度; (2) 改变器件的短路点结构参数, 即增加短路 点的尺寸或增加短路点的个数。 而基区的厚度 与击穿电压有关, 不能轻易变动。
表 2 短路点数目对维持电流的影响
短路点数目 个 18
维持电流 mA 80～ 100
正方形
80～ 100
图 2 短路点模型 (短路点为圆形, 直径为 2a, 短路点 间距为 2b)
3 实验
根据以上的理论分析, 我们进行了 3 项实 验。
(1) 选用同一版面的放电管版图, 同样工 艺方法制造, 仅基区掺杂浓度改变, 测量其对 维持电流的影响结果示于表 1。
表 1 基区电阻率对维持电流的影响
半导体放电管维持电流的研究
詹 娟
东南大学电子工程系 (南京 210096)
摘要 对提高半导体放电管的维持电流 (IH ) 进行了研究, 实验结果表明: 应用一般 晶闸管维持电流公式进行调整, 不易得到大的维持电流, 必须在放电管结构上进行改进, 并进而给出了其维持电流 IH 的新表达式。
关键词 半导体放电管 维持电流
2ΠV KW
Θ2 ln
b a
2
+
G
(b)
G (b) 是与短路点形式有关的结构常数。因
此对放电管的设计必须跨出晶闸管的限制。
来自百度文库
参考文献
1 R aderch t P S1A R eview of the Sho rted Em itter P rincip le
as A pp lied to PN PN Silicon Con tro lled R ectifiers. In t J E lectron, 1971; 31 (6) : 541～ 564
基区电阻率 8 ·cm 50 30
维持电流 mA 60～ 80 80～ 100
20
120
(2) 制造工艺完全相同, 只是短路点数目 不同, 测量其对维持电流的影响示于表 2。
4 结果讨论
根据实验结果可见依靠改变基区电阻率可
提高维持电流, 但维持电流要达到 150mA 以 上还是困难的。因为提高 P2 基区的掺杂浓度会 导致 Αnpn的减小, 使器件动态特性降低。如电流 上升时间变大, 同时V BO 与V BR 的差值变大, 同 时使放电管导通电流减小降低了器件的电流容
34
80～ 100
42
80～ 100
(3) 制造工艺完全相同, 短路点数目基本 相同 (为版面好排, 三角形排列是 38 个短路点, 正方形排列是 40 个短路点)。 测量其对维持电 流的影响, 结果示于表 3。
表 3 短路点排列方式对维持电流的影响
短路点排列方式 三角形
维持电流 mA 80～ 100
量。 这都是我们所不希望的。 改变短路点的尺
寸, 增加短路点的数目, 对维持电流几乎不产
生影响。 因为过密的短路点或过大的短路点尺
寸必将损失更多的导通面积, 直接影响器件的
抗电涌能力。 所以要获得大的维持电流必须在
版面结构上大胆的设计, 实践表明, 对于半导
体放电管, 其维持电流 IH 应表示为:
IH=
(收稿日期 19960429)
半导体技术 1997 年 4 月第 2 期
31
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
目前国内外正在大力研究、 发展此种放电 管, 以加快换代速度, 我国已从研究阶段逐步 进入生产和试用阶段。
2 理论
半导体放电管实际上是一种无栅双向晶闸 管, 其特性与结构示于图 1, 当外来电压超过某 一数值时, 放电管就快速导通, 使浪涌电流通 过放电管而不进入被保护系统, 从而起了保护 作用。
当放电管用来保护电话系统时, 不但要能 对雷电干扰及瞬时高压起保护外, 而且要求在 有干扰情况下电话仍然畅通无阻, 这样放电管 需有大于或等于 150mA 的维持电流。
图 1 (a) 半导体放电管 I 2V 特性
(b) 结构示意图
为了提高晶闸管耐压能力, 经常采用短路 发射极为阴极的结构。 而实际上短路点的布置
是各种各样的, 现以一简单模型 (如图 2 所 示) 来讨论维持电流与器件参数的关系。 根据
P 1S1R aderch t 模型分析结果[1], 维持电流 IH 为:
IH=
2ΠV KW 2
Θ2 ln
b a
30
半导体技术 1997 年 4 月第 2 期
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
其中: V K 为结开放电位, V K≈ 015V , W 2 为 P2 基区的厚度, Θ2 为 P2 基区的电阻率。
1 引 言
近年来随着我国通讯事业的飞速发展, 电 话已进入千家万户, 预防雷电事故, 保护电气 电子系统及关键器件免遭瞬时浪涌电压、 电流 及其它电气噪声引起的损失, 有一个可靠稳定 的保护系统是必不可少的。 以往用于电话保护 的抗电涌器件多为气体放电管、 碳精放电管和 陶瓷放电管。目前国内应用的多为陶瓷放电管, 而陶瓷放电管自身存在如下缺点: (1) 阴极慢 性 漏气; (2) 寿命短, 平均寿命只有 2 年; (3) 电流容量小等迫切需要替代产品。 随着半 导体工艺技术的发展, 1989 年 SGS2THOM 2 SON 公司首先推出了半导体抗电涌器件, 以其 起动快、寿命长、参数一致性好、通态压降低、 对称性好的独特优点为世人所注视, 是理想的 换代产品。
表 2 短路点数目对维持电流的影响
短路点数目 个 18
维持电流 mA 80～ 100
正方形
80～ 100
图 2 短路点模型 (短路点为圆形, 直径为 2a, 短路点 间距为 2b)
3 实验
根据以上的理论分析, 我们进行了 3 项实 验。
(1) 选用同一版面的放电管版图, 同样工 艺方法制造, 仅基区掺杂浓度改变, 测量其对 维持电流的影响结果示于表 1。
表 1 基区电阻率对维持电流的影响
半导体放电管维持电流的研究
詹 娟
东南大学电子工程系 (南京 210096)
摘要 对提高半导体放电管的维持电流 (IH ) 进行了研究, 实验结果表明: 应用一般 晶闸管维持电流公式进行调整, 不易得到大的维持电流, 必须在放电管结构上进行改进, 并进而给出了其维持电流 IH 的新表达式。
关键词 半导体放电管 维持电流
2ΠV KW
Θ2 ln
b a
2
+
G
(b)
G (b) 是与短路点形式有关的结构常数。因
此对放电管的设计必须跨出晶闸管的限制。
来自百度文库
参考文献
1 R aderch t P S1A R eview of the Sho rted Em itter P rincip le
as A pp lied to PN PN Silicon Con tro lled R ectifiers. In t J E lectron, 1971; 31 (6) : 541～ 564
基区电阻率 8 ·cm 50 30
维持电流 mA 60～ 80 80～ 100
20
120
(2) 制造工艺完全相同, 只是短路点数目 不同, 测量其对维持电流的影响示于表 2。
4 结果讨论
根据实验结果可见依靠改变基区电阻率可
提高维持电流, 但维持电流要达到 150mA 以 上还是困难的。因为提高 P2 基区的掺杂浓度会 导致 Αnpn的减小, 使器件动态特性降低。如电流 上升时间变大, 同时V BO 与V BR 的差值变大, 同 时使放电管导通电流减小降低了器件的电流容
34
80～ 100
42
80～ 100
(3) 制造工艺完全相同, 短路点数目基本 相同 (为版面好排, 三角形排列是 38 个短路点, 正方形排列是 40 个短路点)。 测量其对维持电 流的影响, 结果示于表 3。
表 3 短路点排列方式对维持电流的影响
短路点排列方式 三角形
维持电流 mA 80～ 100
量。 这都是我们所不希望的。 改变短路点的尺
寸, 增加短路点的数目, 对维持电流几乎不产
生影响。 因为过密的短路点或过大的短路点尺
寸必将损失更多的导通面积, 直接影响器件的
抗电涌能力。 所以要获得大的维持电流必须在
版面结构上大胆的设计, 实践表明, 对于半导
体放电管, 其维持电流 IH 应表示为:
IH=
(收稿日期 19960429)
半导体技术 1997 年 4 月第 2 期
31
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
目前国内外正在大力研究、 发展此种放电 管, 以加快换代速度, 我国已从研究阶段逐步 进入生产和试用阶段。
2 理论
半导体放电管实际上是一种无栅双向晶闸 管, 其特性与结构示于图 1, 当外来电压超过某 一数值时, 放电管就快速导通, 使浪涌电流通 过放电管而不进入被保护系统, 从而起了保护 作用。
当放电管用来保护电话系统时, 不但要能 对雷电干扰及瞬时高压起保护外, 而且要求在 有干扰情况下电话仍然畅通无阻, 这样放电管 需有大于或等于 150mA 的维持电流。
图 1 (a) 半导体放电管 I 2V 特性
(b) 结构示意图
为了提高晶闸管耐压能力, 经常采用短路 发射极为阴极的结构。 而实际上短路点的布置
是各种各样的, 现以一简单模型 (如图 2 所 示) 来讨论维持电流与器件参数的关系。 根据
P 1S1R aderch t 模型分析结果[1], 维持电流 IH 为:
IH=
2ΠV KW 2
Θ2 ln
b a
30
半导体技术 1997 年 4 月第 2 期
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
其中: V K 为结开放电位, V K≈ 015V , W 2 为 P2 基区的厚度, Θ2 为 P2 基区的电阻率。
1 引 言
近年来随着我国通讯事业的飞速发展, 电 话已进入千家万户, 预防雷电事故, 保护电气 电子系统及关键器件免遭瞬时浪涌电压、 电流 及其它电气噪声引起的损失, 有一个可靠稳定 的保护系统是必不可少的。 以往用于电话保护 的抗电涌器件多为气体放电管、 碳精放电管和 陶瓷放电管。目前国内应用的多为陶瓷放电管, 而陶瓷放电管自身存在如下缺点: (1) 阴极慢 性 漏气; (2) 寿命短, 平均寿命只有 2 年; (3) 电流容量小等迫切需要替代产品。 随着半 导体工艺技术的发展, 1989 年 SGS2THOM 2 SON 公司首先推出了半导体抗电涌器件, 以其 起动快、寿命长、参数一致性好、通态压降低、 对称性好的独特优点为世人所注视, 是理想的 换代产品。