 在上篇文章中（点击查看上篇文章）我们讲述了半导体器件击穿原理前五个部分，本文将继续为读者们讲述剩下的内容。 图[6]SJ MOSFET剖面示意图  图[7]SJ MOSFET内部电场仿真示意图 综上所述，PN结的雪崩击穿电压VBR还与PN结结温（Tj）呈现正相关性（如图[8]）：  图[8]：IPL65R065CFD7 VBR(DSS) VS Tj 其主要原因是：随着温度升高，晶格振动加剧，价带电子跃迁到导带需要的能量Eg更高，因此需要更强的电场。 b）隧道效应 隧道效应又称为齐纳击穿、隧道穿通，（一般发生在击穿电压VB  图[9] P+N+结电压反偏示意图 将两块重掺杂的P+、N+半导体材料结合在一起，由于耗尽区两侧P+ 、N+载流子浓度更高，因此形成耗尽区宽度，较普通PN结更薄，耗尽区带电离子浓度更高，内建电场Eb更强。当在PN结两端加反向偏压如图[9]所示，该电压产生的电场与内建电场同向叠加，当耗尽区电场强度＞300kV/cm时，电子空穴对在电场力的作用下挣脱原子核束缚，自由的穿过耗尽区，形成电流。顾名思义：叫做隧穿效应，该过程微观过程如图[10]所示。当PN结两端反向电压进一步增加时，流过PN结电流增加，电压基本保持不变。齐纳二极管（稳压二极管）即是利用该效应制作的一种稳压元器件。  图[10] 隧穿效应示意图 由于隧穿效应的导电离子是来自于挣脱原子核束缚的电子（或者空穴），因此，随着温度的升高，PN结内部产生热电子浓度增加，进而导致击穿电压VB降低，使得宏观上击穿电压VB呈现负温度特性。该过程微观示意如图[11]。  图[11] 隧穿效应VS温度示意图 在这里简单的对两种电压击穿做对比总结以方便读者记忆：  2）热击穿（二次击穿）热击穿（二次击穿）指器件由于过电压、过电流导致的损坏，结果不可逆。通常情况下是先发生了电击穿，产生的高压大电流没有得到及时控制，进一步导致过热使得器件发生烧毁。 二、设计应用注意事项 通过以上分析，我们可以得出结论：对于硅材料的半导体功率器件（碳化硅材料器件由于其原理、结构与硅材料相似，因此有着相似的物理规律，这里不再做分析，氮化镓器件由于其器件结构与传统硅差别较大，因此不具备类似的规律，后续文章可以涉及，敬请关注），在驱动电压Vgs可控的情况下，主要失效模式两种：一种是：过电压应力导致器件发生雪崩，雪崩过程本身是可逆的，但如果由于雪崩行为没有被及时控制，导致器件出现过热，进一步导致器件封装烧毁、bonding材料或者结构毁坏、甚至芯片半导体结构损坏，该过程不可逆。第二种是：过电流应力导致器件温升超过其极限值，进一步导致器件封装烧毁、bonding材料或者结构损坏、甚至芯片半导体结构破坏，该过程亦不可逆。因此，我们在设计使用半导体功率器件电路时，必须严格的遵照相关的标准（例如IPC9592B-2012），规范化降额设计，以保证产品在整个生命周期内，半导体器件可以运行在规格书的范围内，以显著降低产品的失效率 随着半导体产业竞争趋于白热化，在半导体器件设计中，一个不争的事实：对于相同的技术下，Rds(on)越小，芯片尺寸越大，器件热阻越小，抗雪崩能力越强。但是对于半导体器件来讲，并不是芯片尺寸越大越好，更大的尺寸意味着更大的寄生参数，更大的开关损耗，因此限制了电源朝着高频高密的方向发展以进一步降低系统成本。因此，在设计器件过程中，需要综合性的权衡各项参数，以设计出综合能力更全面的产品。 欢迎来撩 |
