Optimierung der elektrischen Eigenschaften von lateralen ...

Kapitel 5 Dynamisches Verhalten von SJ‐LDMOS‐Transistoren 145
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Tabelle 5.4: Sperrerholzeiten der untersuchten SJ‐LDMOS‐Transistoren.
Kenngröße
trr [ns]
∆NA =
−10%
2920
Gleichförmige SJ
∆NA =
0%
471
∆NA =
+10%
488
Ungleichförmige SJ
∆NA =
−10%
546
∆NA =
0%
475
∆NA =
+10%
Bei der Ermittlung der Sperrerholzeit trr ist diese Schwingungsdauer auszuschließen,
bei der Ermittlung von Ausschaltverlusten aber einzuschließen. Als Folge des Über‐
schwingens im Spannungsverlauf überschreitet die Diodenspannung kurzzeitig den
Grenzwert der Sperrfähigkeit des Bauelements, wobei das Bauelement geschädigt
werden kann. Solche unerwünschten Überspannungseffekte sind durch Beschalten
eines Kondensators parallel zum Bauelement vermeidbar [SCH96].
Genau wie die ungleichförmige Variante zeigt auch die gleichförmige SJ bis auf ∆NA
= −10% ein hartes Abklingen des Rückstroms. Bei ∆NA = −10% dauert die Sperrerhol‐
zeit der gleichförmigen SJ relativ lange; in diesem Fall zeigt das Bauelement ein sehr
sanftes Sperrerholverhalten mit gefahrloser Spitzensperrspannung. Der weiche
Rückstromabfall ist zwar erwünscht, führt aber bei beträchtlich langer Dauer zur Er‐
hitzung und anschließend zur Beschädigung des Bauelements. Der Stromsprung
kommt dadurch zustande, dass einerseits bis zum Einsatz der Sperrspannung UR
nahezu die gesamte Speicherladung durch den Rückstrom aus der Driftzone abge‐
führt ist, andererseits sind alle beweglichen Ladungsträger bereits bei relativ kleiner
Sperrspannung (typischerweise < 50 V) mit Hilfe der p‐Säulen aus der Driftzone aus‐
geräumt. Die übrige Speicherladung ist demnach so gering, dass es zum Rückstrom‐
abriss kommt. Abb. 5.24 und Abb. 5.25 vergleichen die Trägerdichtenverteilung
während des Sperrerholvorganges der gleichförmigen SJ mit ∆NA = −10% mit
derjenigen der ungleichförmigen SJ mit ∆NA = 0% (Abb. 5.26 und Abb. 5.27). Hierbei
sei t so verschoben, dass der Beginn des Sperrerholvorganges mit t = 0 ns
zusammenfällt, und so ereignet sich das Abklingen des Rückstroms bei t ≈ 400 ns. Es
ist eindeutig, dass bei der gleichförmigen SJ mit ∆NA = −10% nach dem Erreichen des
Rückstromspitzenwertes eine bestimme Anzahl von Elektronen noch in der Drift‐
zone vorhanden ist, besonders auf der Drainseite. Jene Elektronen sind für das sanfte
Sperrerholverhalten verantwortlich.
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