晶体管的二次击穿

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晶体管的二次击穿和通常说的晶体管一次击穿(或称雪崩击穿)不同。一般认为,二次击穿是指当加在器件上的能量超过临界值时,器件内部出现“热点”,形成局部电流集中,这样反过来使“热点”更热,造成恶性的热电循环,使器件瞬间损坏。因此,二次击穿是一种不可逆的破坏性击穿。

二次击穿是所有的半导体器件都可能发生的一种击穿现象,但通常主要是指晶体管,尤其是大功率晶体管而说的。因为大功率晶体管结面积大,工作时温升高,特别是当晶体管存在电感性负载时,二次击穿造成的失效问题比较严重。因此,大功率晶体管的抗二次击穿能力,即所谓二次击穿耐量的大小,是规定大功率管安全工作区的一个重要因素,通常由制造厂在产品目录中给出。

晶体管发生二次击穿有下列三种情形(参看附图:晶体管V\(_{ce}\)-Ic曲线):

图1
图1 🔍原图 (538×479)

1.正偏二次击穿;基极正向注入,如图中(F)曲线所示;

2.反偏二次击穿:基极反向偏置,如图中(R)曲线所示;

3.零偏二次击穿:基极开路,如图中(O)曲线所示。

我们现以零偏二次击穿为例说明二次击穿的过程。曲线开始时是平的,随V\(_{ce}\)电压的增加,Ic维持在I\(_{ceo}\)的水平。当Vce达到BV\(_{ceo}\)时,晶体管出现雪崩击穿,即一次击穿,这种击穿是可逆的,电压降低后,晶体管可以恢复到原来状态,不会损坏。但若一次击穿的电流Ic过大,达到I\(_{M}\)(0),遂以极快的速度向低电压大电流的低阻区转移,呈现负阻状态(即电压下降、电流增加),造成器件损坏,这就是二次击穿现象。

晶体管进入二次击穿到击穿损坏有一段时间上的延迟,因此可以通过保护措施来测试晶体管的二次击穿耐量。(田心)