Optimierung der elektrischen Eigenschaften von lateralen ...

Kapitel 5 Dynamisches Verhalten von SJ‐LDMOS‐Transistoren 153
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Tabelle 5.5: Ermittelte Avalancheenergie und Zeitdauer des Avalancheereignisses.
Kenngröße
Eav [mJ]
tav [ns]
∆NA =
−10%
5,77
2233
Gleichförmige SJ
∆NA =
0%
5,41
1578
∆NA =
+10%
5,44
1528
Ungleichförmige SJ
∆NA =
−10%
5,48
1644
∆NA =
0%
5,42
1448
∆NA =
+10%
5,43
1391
Den parasitären Bipolartransistor bilden die hochdotierte n + ‐Source (Emitter), die p‐
Wanne (Basis) und die n‐Driftzone (Kollektor). Die p‐Wanne hat darüber hinaus eine
arbeitspunktabhängige Widerstandswirkung, die dem Basis‐Emitter‐Widerstand RBE
des parasitären Bipolartransistors entspricht. Vom Source bis zum Kanalgebiet ist im
Allgemeinen die parasitäre Bipolarstruktur als eine Reihenschaltung von mehreren
Bipolartransistoren mit entsprechenden Basis‐Emitter‐Widerständen zu betrachten.
Einfachheitshalber werden diese hintereinander geschalteten Bipolartransistoren
allerdings durch zwei Transistoren T1 und T2 modelliert, wobei die Basis‐Emitter‐
Widerstände RBE1 und RBE2 jeweils mit dem Basisanschluss von T1 und T2 verbunden
sind [Pau94]. Da T2 nahe am Kanal liegt, T1 hingegen nahe dem hoch dotierten p+‐
Bereich unter dem Sourcekontakt, ist RBE2 größer als RBE1. Fließt ein hinreichend
starker Avalanchestrom lateral durch das p‐Basis‐Gebiet von RBE2 nach RBE1, so wird
T2 zunächst eingeschaltet, und es steht an leitend gewordenem T2 die Basis‐Emitter‐
Spannung UBE2. Durch erhöhte Stromzufuhr kann UBE2 auf den Wert der Kollektor‐
Emitter‐Durchbruchspannung bei offenem Emitter UBRCES angehoben werden.
Danach gerät T2 in den Emitterleerlauf. Bei weiterem Anwachsen des
Avalanchestroms tritt schließlich der zweite Durchbrucheffekt bei einer sinkenden
Kollektor‐Emitter‐Spannung bei offener Basis UBRCEO ein, die um etwa 40% kleiner ist
als die normale Avalanchedurchbruchspannung. Da UBRCEO viel kleiner als UBRCES ist,
lässt sich ein zweiter Durchbruch an einer Rückläufigkeit der Durchbruchkennlinie
im Hochstrombereich erkennen, wie aus den Simulationsergebnissen nach Abb. 5.31
zu entnehmen ist. Man sieht, dass der Verlauf der Durchbruchkennlinie der gleich‐
förmigen SJ bei einem kleineren Wert des Stroms und der Spannung zurück‐
schnappt. Die gleichförmige SJ erreicht also früher den zweiten Durchbruch, oder
anders gesagt, die ungleichförmige Auslegung der SJ‐Struktur gewährleistet eine
höhere Sicherheit gegen den zweiten Durchbruch.