Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

2 Grundlagen
Der Vorgang in einer Soft-Recovery-Diode ist in Bild 2.3.12 dargestellt. Es bleibt während des
ganzen Vorganges ein Ladungsträgerberg erhalten, der den Rückstrom speist. Zum Zeitpunkt
t 5
hat die Diode bereits die angelegte Spannung aufgenommen. Das beschriebene dynamische
Verhalten führt zu einem Tailstrom, wie er in der Messung in Bild 2.3.17 dargestellt ist.
N
A, N
D, p
1E+18
Charge Carrier Hill
n +
1E+16
p
t 0
Hole Current t 5 t6
t 2 t3
t4 t 4
Electron Current
1E+14
n -
t 5 t 6
100 200
w [µm]
Bild 2.3.12 Diffusionsprofil und Simulation des Verlaufs des Abbaus der Ladungsträger (Löcherdichte) in
einer Soft-Recovery-Diode
Ob Soft-Recovery-Verhalten erreicht wird, hängt davon ab, wie die Beherrschung dieses Abbaus
der Ladungsträger gelingt. Folgende Maßnahmen bewirken ein mehr softes Recovery-Verhalten:
--
Die Weite w B
der n - -Zone wird derart verbreitert, eine NPT-Dimensionierung wird angewandt,
und zusätzlich wird eine Zone in der Diode eingebaut, die bei Nennspannung vom Feld nicht
erreicht wird. Dies führt aber zu einem sehr starken Anstieg der Durchlassspannung bzw. der
V F
/Q RR
-Relation.
--
Um die Erhöhung von w B
etwas zu begrenzen, kann eine zweistufige n - -Zone eingesetzt werden
[13] mit einem höher dotierten Bereich in der Nähe des n-n + -Überganges. In Bild 2.3.11 und Bild
2.3.12 wird durch einen flachen Gradienten am n - -n + -Übergang eine ähnliche Wirkung erzeugt.
Allerdings reicht diese Maßnahme allein für Soft-Recovery-Verhalten nicht aus.
--
die Umkehr der Ladungsträgerverteilung durch einen p-Emitter niedrigen Wirkungsgrades (siehe
„Emitterkonzept“),
--
ein axiales Trägerlebensdauerprofil entsprechend dem CAL Konzept, das am pn-Übergang eine
niedrige, am n - -n + -Übergang eine höhere Trägerlebensdauer vorsieht.
Um Soft-Recovery-Verhalten unter allen Bedingungen zu erreichen, müssen in der Regel mehrere
dieser Maßnahmen kombiniert werden. Der erreichte Fortschritt ist aber stets auch daran zu beurteilen,
wieweit auch eine höhere Durchlassspannung oder ein höheres Q RR
in Kauf genommen
wird.
Mindesteinschaltdauer
Damit die oben beschriebenen soften Schalteigenschaften auch tatsächlich erreicht werden, muss
den Ladungsträgern ausreichend Zeit gewährt werden, die quasi statische Ladungsträgerverteilung
zu erreichen. Bei sehr kurzen Leitdauern ist dies nicht der Fall.
38