电力晶体管的二次击穿及产生二次击穿的原因

电力晶体管的二次击穿
(1) PN结的反向击穿
PN结的反向击穿，可分为三种类型：热电击穿、隧道击穿和雪崩击穿。
① 热电击穿
当外加反向电压升高时，较大的反向电流引起热损耗，导致器件的结温升高，促使本征载流子浓度明显增加，使反向电流增长更快。形成强烈的正反馈，最后导致PN结击穿。
②隧道击穿(齐纳击穿)
如果PN结势垒区的电场很强，穿过禁带的电子很多，反向电流增长很快，从而引起了PN结击穿。
③雪崩击穿
在反向高电压下，PN结势垒区的电场很强，载流子在强电场中得到大的动能，从而成为“热”载流子，“热”载流子与晶格原子相碰撞，使晶格原子价带内的电子被激发到导带，形成电子-空穴对。不断地发生碰撞，不断地产生第二、三、四…代电子-空穴对，使载流子成倍增加，从而引起了PN结击穿。大功率电力电子器件中，雪崩击穿是常见击穿现象。
产生二次击穿的原因
二次击穿主要是由于器件芯片局部过热引起。
正向偏置时，温度升高是由热不均衡性引起的。由于晶体管的结面上有缺陷和参数分布不均匀，导致电流分布不均匀，从而引起温度分布不均匀。温度高的局部区域载流子浓度将增加，使电流更加密集，这种恶性循环形成热不稳定性。如果局部区域所产生的热量不能及时散发，将使电流上升失去控制。一旦温度达到材料熔点，便造成永久性破坏。
反向偏置时，温度升高是由雪崩击穿引起的。由于发生一次雪崩击穿之后，在某些点上因电流密度过大，改变了结电场分布，产生负阻效应，从而使局部温度过高的一种现象。
二次击穿最终是由于局部过热而引起，而热点的形成需要能量的积累，即需要一定的电压、电流和一定的时间。因此，集电极电压、电流、负载性质、导通脉冲宽度、基极电路的配置以及材料、工艺等因素都对二次击穿有一定的影响。