什么是电力晶体管的二次击穿?

　　什么是电力晶体管的二次击穿?

　　一、二次击穿特性

　　前述的最高集射极间电压额定值BVCEO又称为一次击穿电压值，发生一次击穿时反向电流急剧增加，如果有外接电阻限制电流的增长时.一般不会引起GTR特性变坏;但如果不加限制，就会导致破坏性的二次击穿。所谓二次击穿是指器件发生一次击穿后，集电极电流继续增加，在某电压电流点产生向低阻抗区高速移动的负阻现象。二次击穿用符号S/B表示。二次击穿时间在纳秒到微秒的数量级之内，即使在这样短的时间内，它也能使器件内出现明显的电流集中和过热点。因此，一旦发生二次击穿，轻者使GTR耐压降低，特性变差，重者使集电结和发射结熔通，使GTR受到永久性损坏。

　　二次击穿按晶体管的偏置状态分为两类：基极发射极正偏， GTR工作于放大区的二次击穿称正偏二次击穿;基极-发射极反 偏，GTR工作于截止E的二次击穿称为反偏二次击穿.

　　(1)正偏二次击穿当GTR正向偏置时，由于存在基区电阻，基极与发射极在同一平面上，发射结各点的偏置不尽相同，发极边缘大而发射极中心小，又由于存在集一射电场,二者合成 一个横向电场。此电场将电流集中到发射极边缘下很窄的区域内， 造成电流局部集中，电流密度加大，温度升髙，严重时造成热点或热斑。热点处的电阻率进一步减小，如不加限制就会因热点的温度过高并造成恶性循环导致该局部PN结失效，这就是正偏二次击穿。

　　GTR的二次击穿特性如图4-1l所示，图中自上而上的三条曲线分别表示发射结处于正向偏置、开路和反向偏置三种不同工况下的二次击穿特性.二次击穿特性曲线的转折点表示二次击穿触发功率，它反映二次击穿触发电流Is/B与集射极保持电压VCEO(SUS)的乘积.不同条件下二次击穿特性曲线转折点的轨迹称为二次击穿功率Ps/r…的限制线, 如图中虚线所示。转折点处对应的电流即出现负阻现象时的电流称为二次击穿电流Is/n.

　　热点的严重程度与基区宽度成反比，与集电极外加电压成正比。外加电压高，集电极区的损耗不均匀，电流更易集中而产生热点，使二次击穿电流Is/b下降。二次击穿电流Is/b有两种不同的表示方法：一种是指在规定时间内，一定试验电压条件下允许的集电极电流极限值。例如RCA9228D型GTR为达林顿结构，其参数值为：电压120V，电流50A，试验条件是t = 0.5s, Vce = 30V, Is/b<10A.另一种是指在一定试验电压和电流条件下GTR允许的最长时间，例如BUX31B型GTR为单管结构.其参数值为：耐压 1000V,电流8A,试验条件是 Vce = 30V,Ic = 5A, Is/b<1s.

　　(2) 反偏二次击穿 在GTR由导通转入截止状态时，发射结反向偏置，由于存储电荷的存在集电极-发射极仍流过电流。由于基区电阻的存在，在发射极与基极相接的周边反偏电压大，而在其中心反偏很弱甚至可能仍为正偏，这样就造成了发射极下基区的横向电场由中心指向边缘，形成集电极电流被集中于发射结中 心很小局部的不均匀现象在该局部因电流密度很高形成热点，这样就可能在比正向偏置时要低得多的能量水平下即发生二次击穿。

　　二次击穿最终是由于器件芯片局部过热而引起的，而热点的形成需要能量的积累，即需要一定的电压电流数值和一定的时间。因此，诸如集电极电压、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。

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