電力晶體管的二次擊穿
(1) pn結(jié)的反向擊穿
pn結(jié)的反向擊穿，可分為三種類型：熱電擊穿、隧道擊穿和雪崩擊穿。
① 熱電擊穿
當(dāng)外加反向電壓升高時(shí)，較大的反向電流引起熱損耗，導(dǎo)致器件的結(jié)溫升高，促使本征載流子濃度明顯增加，使反向電流增長(zhǎng)更快。形成強(qiáng)烈的正反饋，最后導(dǎo)致pn結(jié)擊穿。
②隧道擊穿(齊納擊穿)
如果pn結(jié)勢(shì)壘區(qū)的電場(chǎng)很強(qiáng)，穿過禁帶的電子很多，反向電流增長(zhǎng)很快，從而引起了pn結(jié)擊穿。
③雪崩擊穿
在反向高電壓下，pn結(jié)勢(shì)壘區(qū)的電場(chǎng)很強(qiáng)，載流子在強(qiáng)電場(chǎng)中得到大的動(dòng)能，從而成為“熱”載流子，“熱”載流子與晶格原子相碰撞，使晶格原子價(jià)帶內(nèi)的電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，形成電子-空穴對(duì)。不斷地發(fā)生碰撞，不斷地產(chǎn)生第二、三、四…代電子-空穴對(duì)，使載流子成倍增加，從而引起了pn結(jié)擊穿。大功率電力電子器件中，雪崩擊穿是常見擊穿現(xiàn)象。
產(chǎn)生二次擊穿的原因
二次擊穿主要是由于器件芯片局部過熱引起。
正向偏置時(shí)，溫度升高是由熱不均衡性引起的。由于晶體管的結(jié)面上有缺陷和參數(shù)分布不均勻，導(dǎo)致電流分布不均勻，從而引起溫度分布不均勻。溫度高的局部區(qū)域載流子濃度將增加，使電流更加密集，這種惡性循環(huán)形成熱不穩(wěn)定性。如果局部區(qū)域所產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散發(fā)，將使電流上升失去控制。一旦溫度達(dá)到材料熔點(diǎn)，便造成永久性破壞。
反向偏置時(shí)，溫度升高是由雪崩擊穿引起的。由于發(fā)生一次雪崩擊穿之后，在某些點(diǎn)上因電流密度過大，改變了結(jié)電場(chǎng)分布，產(chǎn)生負(fù)阻效應(yīng)，從而使局部溫度過高的一種現(xiàn)象。
二次擊穿最終是由于局部過熱而引起，而熱點(diǎn)的形成需要能量的積累，即需要一定的電壓、電流和一定的時(shí)間。因此，集電極電壓、電流、負(fù)載性質(zhì)、導(dǎo)通脈沖寬度、基極電路的配置以及材料、工藝等因素都對(duì)二次擊穿有一定的影響。