下面我们再分析一下球面结的雪崩电压。首先对(7-17)从PN结边界到耗尽区积分,结果如下,
计算出雪崩电场对应的耗尽区宽度,在带入(7-22)即可得到球面结的雪崩电压。将(7-17)带入碰撞电离率的经验表达式(7-9),并在整个耗尽区内进行积分,
同样,对于1200V的IGBT,假设PN结深,衬底浓度为,求解(7-23),可以得到雪崩时的耗尽区宽度,显然远小于平面结的和柱面结的。
将代入(7-19),得到球面结的雪崩电场为,
同样由于碰撞电离率经验公式的偏差问题,雪崩电场的绝对值与平面结和柱面结有所差别,但在同一个数量级,这个计算过程是可信的。
令(7-22)中的,即可得到球面结的雪崩电压为( ),。
回顾《平面结和柱面结的耐压差异2》,平面结和柱面结在雪崩时所对应的耐压分别为1920V和250V,可见球面结对雪崩电压的影响。
为解决上述问题,就需要避免出现球面或者小曲率半径的PN结界面,这需要在设计中仔细考虑。
因为扩散工艺自身的特点,柱面PN结是不可避免的,比较容易想到的就是多用几个PN结来分担峰值电场,即芯片外围的由多个柱面结来共同承担电压,常见的终端结构基本都是按这个逻辑进行设计。
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