基于BARITT二極管的振蕩機(jī)理詳情

有些情況下，IGBT甚至二極管的拖尾電流也有可能發(fā)生振蕩。芯片的內(nèi)部工藝可能激發(fā)LC振蕩（由半導(dǎo)體芯片和上述描述的雜散部分），這種激發(fā)的原理也被作PETT（等離子提取傳輸時間）機(jī)理。

BARITT二極管通常作為微波振蕩器的激發(fā)器件，在這種應(yīng)用中，二極管的一個PN結(jié)稍微正偏，而另一個PN結(jié)則稍微反偏。只要外部電壓低于臨界穿透電壓，由于反偏PN結(jié)的作用，會產(chǎn)生一個很小的阻斷電流。當(dāng)外部電壓達(dá)到穿透電壓時，空間電荷區(qū)恰好會通過N區(qū)延伸到正偏的PN結(jié)。這時，由于熱激發(fā)導(dǎo)致少子（空穴）穿過PN結(jié)到達(dá)N區(qū)，二極管的電流將急劇上升。由于半導(dǎo)體內(nèi)的電荷流動及電壓傳輸?shù)臏髸纬梢粋€等效的負(fù)微分電阻，如果該負(fù)微分電阻大于諧振回路中的等效正電阻，那么就會產(chǎn)生振蕩。諧振頻率受控于載流子在二極管N區(qū)的傳輸時間。這也是二極管名字的由來。BARITT二極管的分層模型和I/U曲線如圖1所示。

PETT的機(jī)理與BARITT的機(jī)理相類似，如圖2所示。不同之處在于空間電荷區(qū)并沒有延伸到另二個PN結(jié)因而無法放電。N區(qū)剩余的離子由于沒有被空間電荷區(qū)所復(fù)合，因此轉(zhuǎn)化為載流子，這也是形成拖尾電流載流子的原因。流過半導(dǎo)體的電流由進(jìn)入空間電荷區(qū)的載流子形成。在特定情況下，比如負(fù)微分電阻大于諧振回路中的等效正電阻，將會引發(fā)振蕩。從原理上來說，任何具有雙極特性的半導(dǎo)體都可能發(fā)生PETT振蕩。因此，IGBT和二極管都可能產(chǎn)生振蕩。

振蕩產(chǎn)生的時間和程度完全取決于所工作的環(huán)境。可能影響IGBT和二極管拖尾電流振蕩的參數(shù)見表1。

例如，可以在模塊內(nèi)通過放置附加鍵合線的方式來避免模塊內(nèi)并聯(lián)半導(dǎo)體之間的振蕩。這主要是改變諧振回路中寄生參數(shù)的影響，從而避免振蕩。IGBT和二極管關(guān)斷時拖尾電流振蕩實(shí)驗(yàn)波形如圖3所示。圖4給出了附加鍵合線前后IGBT拖尾電流實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比。

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