Эмиттерная концепция
В обычных pin-диодах pn переход наполняется большим количеством носителей заряда чем nn+ переход (рис.1.30). Эмиттерная концепция состоит в инверсном распределении носителей заряда: nn+ переход наполнен большим числом носителей, чем pn переход. Это достигается уменьшением инжекции у р- эмиттера.
Рис. 1.32. Р - эмиттер для улучшения режима мягкого восстановления:
а) структура эмиттера, т.е. PiN/Шоттки диод
b) уменьшенная р - примесь
Рассматривались различные структуры эмиттеров, которые по своим функциям вызовут такой эффект. Например «PiN/Шоттки диод», состоящий из последовательности р+ зон и областей Шоттки [290] (рис.1.32а). Существует несколько подобных структур, включающих также структуры с диффузными р- и n- зонами.
Преимущества зон Шоттки или подобных зон ограничены напряжениями 600 В. Для обратных напряжений 1000 В и более, падение напряжения будет существенным. Остается только уменьшенная площадь инжекции р-зоны. Эффект, подобный структурам эмиттера, получен при продолженной низко-примесной р - зоне (рис.1.32b). Результатом работы таких структур является то, что они не прижились вопреки ожиданиями. Также последними разработками является уменьшение примесей эмиттера и, таким образом, улучшение режима обратного восстановления. [132], [291]. Дальнейшие улучшения могут быть получены при уменьшении глубины проникновения.
Однако, при соотношении dI/dt более чем 1000 А/мкс, некоторые диоды с уменьшенной р - примесью динамически неустойчивы. Рис.1.33 показывает статистические отказы при выборке из более 16 партий изделий с 25642 обратными диодами. Повреждение происходят, если дырки находятся в активной площади диода. Это их слабое звено.
В соответствии со статистикой, число отказов, вызванных низкой примесью диодов и, следовательно, высоким сопротивлением р - зоны (рис.1.33 160 Ом/кв), было больше, чем среди диодов с увеличенной примесью ((рис.1.33 60 Ом/кв), но первые показали улучшенный режим обратного восстановления. Это показывает противоположные требования к технологии: с одной стороны, мягкое восстановление, с другой . динамическая устойчивость. Даже при ограничении мягкого восстановления не удалось полностью избежать выходов из строя. Для того, чтобы гарантировать безотказную работу, все модули должны быть подвергнуты полным тестам при всевозможных условиях.
Рис. 1.33. График отказов диодов с уменьшенной р - примесью для нескольких партий (при очень высоком dV/dt)
Как видно из рис.1.33, число отказов можно уменьшить оптимизацией технологии. Однако остаются сомнения в их полном устранении. SEMIKRON прекратил все разработки, касающиеся эмиттерной концепции обратных диодов в быстрых ключах.
| 
