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IGBT的穩(wěn)態(tài)分析—電流與電荷分布關(guān)系修正

冬至子 ? 來源:橘子說IGBT ? 作者:orange ? 2023-12-01 10:59 ? 次閱讀

如前所述,修正圖片圖片圖片的關(guān)系關(guān)鍵在于要重新基于BJT結(jié)構(gòu)模型來建立圖片圖片的關(guān)系。我們知道,IGBT導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),BJT發(fā)射極的PN結(jié)處于正偏狀態(tài),內(nèi)建電場(chǎng)被削弱,電流主要來自于擴(kuò)散電流,即,

圖片

回顧《IGBT中的若干PN結(jié)》中關(guān)于PN結(jié)導(dǎo)通狀態(tài)的分析,當(dāng)圖片時(shí),

圖片

圖片

其中圖片,表示PN結(jié)P型區(qū)域的少子濃度;圖片(大注入),表示PN結(jié)N型區(qū)域的少子濃度, 圖片是外加電壓,通常情況下圖片,因此(6-13)可以簡(jiǎn)化為:

圖片

其中, 圖片,將(6-14)帶入(6-15)就可以得到圖片圖片的關(guān)系如下,

圖片

進(jìn)一步地,我們上述修正帶入(6-6)中,就可以得到準(zhǔn)確的圖片圖片圖片的關(guān)系,以電子電流圖片為例,具體操作如下,首先將(6-10)帶入(6-6)

圖片

圖片,根據(jù)(6-17)可以得到

圖片

用(6-17)減去(6-18),并帶入(6-16)可以得到修正后的電子電流圖片

圖片

同理,可以得到修正后的空穴電流圖片

圖片

根據(jù)(6-19)和(6-20)可以看出,電子電流和空穴電流的分布取決于圖片,與之前分析一樣,我們最好能建立圖片與總電流圖片之間的關(guān)系,顯然(6-11)已經(jīng)不再適用。因?yàn)?img src="http://file1.elecfans.com/web2/M00/B2/24/wKgaomVpTAiAFcMqAAAHoKchovU383.jpg" alt="圖片" />,IGBT中處處相等,將(6-19)與(6-20)相加即可得到他們之間的關(guān)系如下:

圖片

確定圖片后,(6-21)是一個(gè)關(guān)于變量圖片的一元二次方程,很容易求解,且考慮到圖片不能為負(fù), (6-21)求解時(shí)只取正值即可。對(duì)比修正前后圖片以及多余載流子濃度分布隨圖片的變化如下圖所示,顯然,模型修正后,圖片以及多余載流子濃度顯著下降。

同理,我們來看看修正后的電子電流即空穴電流分布如圖中實(shí)線與虛線的對(duì)比(假設(shè)總電流密度為圖片)。

虛線是根據(jù)PIN模型計(jì)算得到的電子電流及空穴電流分布,很明顯結(jié)果符合PIN模型的邊界條件設(shè)置,即圖片;實(shí)線為根據(jù)BJT模型修正后的電子電流和空穴電流分布,顯然圖片

修正后的模型更切合實(shí)際,由此得出的圖片圖片以及圖片圖片將作為后續(xù)關(guān)斷瞬態(tài)分析的初始條件。

圖片

圖片

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