IGBT的关断瞬态分析—IV关系(2)

上一节我们建立了基区宽度与外加电压随时间的变化关系:

以及

电容变化关系:

将(6-61)和(6-64)带入(6-62)并化简就可以得到之间的关系如下

再根据总电流的关系(6-6),即可得到瞬态过程中的IV关系。

根据(6-57)求导计算出,再将(6-65)带入(6-66)替换,可以得到,

再将(6-61)带入(6-67)消除,以及将带入(6-67)消除,即可得到的关系,

更进一步地,利用(6-58)中与电荷总量的关系,即可得到的关系,进而得到电压与电流之间的关系。

不同对应的可参照(6-11)的PIN模型求解,不再赘述。

下面我们用一个简化的例子来分析一下dv/dt随不同物理量的变化趋势。假设1200V规格的IGBT,初始条件如下:芯片厚度为【150】μm,衬底掺杂浓度为【 ,关断瞬态过程中母线电压为【800】V,载流子寿命为【10】 μs,感性负载,达到目前电压之前,通过IGBT芯片的总电流(密度)保持不变,看dv/dt随电压、载流子寿命掺杂浓度、芯片厚度的变化情况,

1.不同载流子寿命对应的dv/dt变化趋势;

2.不同衬底浓度对应的dv/dt变化趋势;

3.不同衬底厚度对应的dv/dt变化趋势。( 关系采用(6-11)表达式计算)在这个案例中,可以看出如下几个趋势:

1.载流子寿命越小,dv/dt越大;

2.衬底浓度越大,dvdt越大;

3.芯片厚度越厚,dv/dt越大;

4.dV/dt不是随电压增长的单调变化,而是存在最大值。同时,电流大小对dv/dt影响不大,感兴趣的读者可以试着运算一下。

图1 不同载流子寿命对应的dv/dt变化趋势

图2 不同衬底浓度对应的dv/dt变化趋势

图3 不同衬底厚度对应的dv/dt变化趋势

至此,IGBT的关断瞬态分析就告一段落。