雪崩擊穿(Avalanche Breakdown)是半導(dǎo)體器件中一個關(guān)鍵的物理現(xiàn)象,特別是在PN結(jié)二極管和各種類型的功率晶體管中。當(dāng)這些器件的反向電壓超過一定的臨界值時,會突然有大量電流流過原本應(yīng)當(dāng)阻止電流流動的PN結(jié)。這種不受控制的電流流動會導(dǎo)致器件損壞,除非通過外部電路限制電流。
當(dāng)MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)的漏源電壓超過其絕對最大額定值BVDSS時,器件將發(fā)生擊穿。在高電場作用下,自由電子獲得加速并攜帶足夠能量,引發(fā)碰撞電離,這個過程導(dǎo)致電子-空穴對的生成。
隨著這些新生成的載流子在電場中被加速并獲得能力產(chǎn)生更多電子-空穴對,載流子數(shù)量以雪崩效應(yīng)的形式急劇增加,這一現(xiàn)象被稱作“雪崩擊穿”。
在這期間,與MOSFET內(nèi)部寄生二極管的正常電流方向相反的電流被稱為“雪崩電流IAS”,這種電流可能對器件造成損壞,因此在器件設(shè)計和電路應(yīng)用中需要特別注意防止雪崩擊穿的發(fā)生。
雪崩擊穿的特點包括:
電壓閾值:每個PN結(jié)都有一個特定的擊穿電壓,當(dāng)外加電壓超過這個值時,雪崩擊穿可能發(fā)生。
溫度依賴性:隨著溫度的升高,雪崩擊穿電壓通常會降低,因為更高的溫度意味著更多的載流子和更大的載流子運動性。
載流子倍增:雪崩擊穿涉及載流子的倍增過程,其中每個載流子都有可能通過碰撞電離產(chǎn)生新的載流子。
破壞性:如果不加以控制,雪崩擊穿會導(dǎo)致器件損壞,因為它會引起大量的電流流過器件,產(chǎn)生過熱。
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