二极管反向过电流损坏机理的分析

二极管反向过电流损坏机理的分析. v* h9 z9 f. c. i

1.二极管的结构为p+nn+结构，当给p+n结施加反向电压(小于雪崩击穿点时)，反向电流由反向扩散电流和空间电荷区产生电流构成，由于反向电流很小，所以空间电荷区层耗尽状态，最大电场强度出现于p+n结处，当p+n结的反向电压达到雪崩击穿电压时，在p+n结空间电荷区内，当电场强度大于临界电场的区域内产生大量的电子一空穴对，空穴流向阳极，电子流向阴极，当雪崩击穿造成反向电流较大时，p+n的反向扩散电流和空间电荷区产生电流可以忽略，所以空间电荷区右边界全部或者在阳极侧全部为空穴电流，空间电荷区左边界的电流或者在阴极侧全部为电子电流，因此在空间电荷区左边界与雪崩倍增区左边界之间的电流即为反向电流。由于雪崩所产生的电子、空穴分别流向阴极和阳极.在p+n结处电子的浓度n并不是一个恒定值，越远离p+n结，电场强度越小，电子漂移速度越低，n越大，电场梯度越缓，空间电荷区被拉宽，当反向电流达到一定程度时，空间电荷区占据整个n区，大于该电流值以后，在nn+结处将出现另一个电场强度尖峰，这种情况容易造成双雪崩随着反向电流的增加，pn结的结温上升，由于散热的不均匀，在散热最薄弱的位置(通常是芯片的中心位置)结温上升的速度最快，温度增加导致雪崩电流减小，反向饱和漏电流增加，当温度增加导致雪崩电流减小的量大于反向饱和漏电流增加的量时，对于没有晶格缺陷的二极管来说，电流呈均匀分布;当温度增加导致雪崩电流减小的量小于反向饱和漏电流增加的量时，高结温位置出现电导率增加的现象，于是出现电流丝，电流丝的产生或引起局部熔化，或引起Pn结短路都将导致二极管损坏]。低电流、脉冲时间较长所造成的的损坏通常属于这种损坏机理，因为小电流对电场分布的影响相对较小，不能造成双雪崩。改善散热环境、减小漏电流，漏电流是提高这种击穿耐量的关键。漏电流主要与温度有关，其次还与掺杂浓度有关，由反向电流（反向扩散电流和空间电荷区产生电流）的有关公式可知：漏电流主要与温度有关，其次还与掺杂浓度有关，掺杂浓度越高，漏电流越小。为了提高反向浪涌能力在设计上应该在满足耐压的前提下尽可能选用高掺杂浓度。

2.当反向电流较大时，由于空间电荷区的自由电荷效应，较大的电流会使电场分布发生改变，电流越大，掺杂浓度越低，自由电荷效应越明显，电场分布改变越多。电流增加引起了电压的增加，当电流达到一定程度时，空间电荷区将占据整个n区，并在朋十形成另一个电场高峰，一旦nn+结也发生雪崩击穿，就将形成一个不稳定的电流效应，因为皿+结的雪崩是由电子引起，而电子的碰撞电离率比空穴高，所以它在低场下就会出现迅速增加的电流，导致在nn十结形成不稳定的电流丝，进而损坏二极管。当二极管的基区宽度较厚，而且掺杂浓度较高时，双雪崩这样的极限情形不容易达到，但电场围城面积的增加说明在较大的电流下增加了额外电场，这种机制导致雪崩电流与反向饱和漏电流均随温度增加而增加，这导致转折温度降低，因此二极管反向击穿耐量降低。;