ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Вентили с контролируемым лавинообразованием из "Кремниевые вентили " Как было отмечено ранее (см. 2-3), в реальных вентилях пробой происходит в тех участках выхода р-п-пе-рехода па поверхность, где область объемного заряда существенно сужена. [c.78] При помощи специальной конструкции р- -перехода можно получить значительное увеличение ширины области объемного заряда в месте выхода р-л-перехода на поверхность. Пробой таких / -я-переходов при обратном напряжении будет происходить в отдельных участках объема, в так называемых микроплазмах, область объемного заряда В которых уже, чем в остальной части /5-л-перехода. Предъявляя специальные требования к кремнию, можно добиться того, что напряжения пробоя отдельных микроплазм будут незначительно отличаться друг от друга и от средней величины напряжения пробоя / - -перехода. В таких переходах при пробое обратный ток проходит через большое количество микроплазм в объеме и суммарная величина допустимой мощности рассеяния при протекании обратного тока обычно на несколько порядков больше, чем у обычных р-я-иереходов с поверхностным пробоем. [c.78] Вентили, в которых пробой при обратном напряжении происходит в объеме выпрямительного элемента, получили в литературе название вентилей с контролируемым лавинообразованием, или лавинных вентилей. [c.78] Превышение пробивного напряжения поверхности над объемным пробивным напряжением можно обеспечить, например, выполнением специальной конфигурации фаски р-л-перехода или уменьшением градиента концентрации примеси у краев р-л-перехода. На рис. 3-1 приведен разрез такой конструкции р-л-перехо-да, где отчетливо видна более глубокая часть р-л-пере-хода в месте выхода на поверхность — так называемое защитное кольцо . [c.79] Защитное кольцо осуществляется диффузией алюминия, а переход в цс1ггралыюй части -диффузней бора. [c.79] На рис. 3-4 показаны вольт-амперные характеристики двух вентилей при различных температурах пагрева вентильного элемента, снятые при кратковременных импульсах обратного тока (длительность импульса составляла 10 мксек). [c.80] Величина ДС/р легко определяется из графиков рис. 3-3. [c.81] Опыт показывает, что условие (3-3) не всегда выполняется и /7-/г-переходы пробиваются значительно раньше, чем осушествляется поверхностный пробой. [c.81] На рис. 3-5 приведена экспериментальная кривая Р = Щ ч), где Р — мощность импульса обратного тока, при которой /7-л-переход выходит из строя, и — длительность протекания прямоугольного импульса тока. Кривая получена при температуре 0п= + 14О°С (рабочая температура р-я-перехода силового вентиля) и Лчи)о = 720- 770 в. Кривая имеет почти гиперболический характер, т. е. [c.81] Это означает, что энергия, выводящая из строя р-п-пе-реход, является примерно постоянной величиной. Эта энергия при начальной температуре р- -перехода + 140° С равна примерно 3—5 дж. При комнатной температуре энергия пробоя в 2—3 раза выше. [c.82] Необходимо отметить, что величина энергии пробоя существенно зависит от качества кремния, применяемого для изготовления лавинных р-п-переходов. Переход, изготовленный из кремния с повышенной однородностью удельного сопротивления и совершенной кристаллической структурой, имеет, как правило, большую энергию пробоя. [c.82] После разборки вышедшего из строя вентиля в области центрального р-/г-перехода можно обнаружить сквозное отверстие. Точечный характер пробоя при больших обратных токах можно объяснить наличием микроплазм в области объемного заряда центрального р-я-перехода. [c.82] Пробой центрального р-я-перехода происходит в локальных участках сужения области объемного заряда. Поскольку полупроводник в этих участках вследствие ударной ионизации находится в сильно ионизированном состоянии, эти участки были названы микроплазмами. Ток через микроплазму протекает не постоянно, а в виде коротких импульсов с почти постоянной амплитудой, причем длительность и частота следования импульсов зависят от величины приложенного к микроплазме напряжения и тока через нее. [c.82] С 0 — константа для данной микроплазмы. [c.83] При токе в несколько сотен микроампер микроплазма практически не выключается. Протекание тока через мнкроплазму сопровождается световым рекомбинационным излучением с энергией фотона 3,2 эв и ниже и эмиссией горячих электронов. [c.83] Считая, что средняя плотность микроплазм по площади центрального р-я-нерехода постоянна, для уменьшения полного дифференциального сопротивления и увеличения допустимого обратного тока следует увеличивать диаметр центрального р-л-перехода. [c.84] Вернуться к основной статье