基于BARITT二極管的振蕩機理詳情

有些情況下，IGBT甚至二極管的拖尾電流也有可能發生振蕩。芯片的內部工藝可能激發LC振蕩（由半導體芯片和上述描述的雜散部分），這種激發的原理也被作PETT（等離子提取傳輸時間）機理。

BARITT二極管通常作為微波振蕩器的激發器件，在這種應用中，二極管的一個PN結稍微正偏，而另一個PN結則稍微反偏。只要外部電壓低于臨界穿透電壓，由于反偏PN結的作用，會產生一個很小的阻斷電流。當外部電壓達到穿透電壓時，空間電荷區恰好會通過N區延伸到正偏的PN結。這時，由于熱激發導致少子（空穴）穿過PN結到達N區，二極管的電流將急劇上升。由于半導體內的電荷流動及電壓傳輸的滯后會形成一個等效的負微分電阻，如果該負微分電阻大于諧振回路中的等效正電阻，那么就會產生振蕩。諧振頻率受控于載流子在二極管N區的傳輸時間。這也是二極管名字的由來。BARITT二極管的分層模型和I/U曲線如圖1所示。

PETT的機理與BARITT的機理相類似，如圖2所示。不同之處在于空間電荷區并沒有延伸到另二個PN結因而無法放電。N區剩余的離子由于沒有被空間電荷區所復合，因此轉化為載流子，這也是形成拖尾電流載流子的原因。流過半導體的電流由進入空間電荷區的載流子形成。在特定情況下，比如負微分電阻大于諧振回路中的等效正電阻，將會引發振蕩。從原理上來說，任何具有雙極特性的半導體都可能發生PETT振蕩。因此，IGBT和二極管都可能產生振蕩。

振蕩產生的時間和程度完全取決于所工作的環境。可能影響IGBT和二極管拖尾電流振蕩的參數見表1。

例如，可以在模塊內通過放置附加鍵合線的方式來避免模塊內并聯半導體之間的振蕩。這主要是改變諧振回路中寄生參數的影響，從而避免振蕩。IGBT和二極管關斷時拖尾電流振蕩實驗波形如圖3所示。圖4給出了附加鍵合線前后IGBT拖尾電流實驗結果對比。

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