Optimierung der elektrischen Eigenschaften von lateralen ...

74 Kapitel 4 Statisches Verhalten von SJ‐LDMOS‐Transistoren
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Wie erwartet, besitzt die gleichförmige SJ einen größeren Höchstwert von gfs als die
ungleichförmige SJ, da die gleichförmige SJ von einer niedrigeren Einsatzspannung
profitiert. Mit steigenden Werten für UGS geht der Transistor allmählich in den ohm‐
schen Bereich über. Wenn der Transistor voll leitend ist, hat eine Änderung von UGS
wenig Einfluss auf den Drainstrom, und deshalb fällt gfs rasch auf Null ab.
Die Temperaturabhängigkeit von gfs wird überwiegend von der Änderung der La‐
dungsträgerbeweglichkeit mit der Temperatur bestimmt. Näherungsweise gilt daher
[Wil92]
−2
3
⎛ T ⎞
fs ( T ) = g ( 25°
C)
⋅ ⎜ ⎟
(4.17)
⎝ 300K
⎠
g fs
gfs nimmt also mit der Temperatur ab, daraus resultiert ein negativer Temperaturko‐
effizient für sie.
4.1.4 Durchlasscharakteristik der Rückwärtsdiode
Der SJ‐LDMOS kann bei negativer Spannung UDS auch als gesteuerter Gleichrichter
bzw. Synchrongleichrichter, d.h. Gleichrichter mit Spannungsvervielfachung,
arbeiten, da der Übergang der p‐Basis in die n‐Driftzone eine parasitäre Dioden‐
struktur bildet. Dabei liegen Gate und Source auf gleichem Potential, d.h. UGS = 0 V.
In Abb. 4.9 ist die Durchlasscharakteristik der parasitären Diode (Rückwärtsdiode) in
beiden SJ‐Strukturen bei zwei unterschiedlichen Temperaturen halblogarithmisch
dargestellt.
Das Verhalten der Rückwärtsdiode beider SJ‐Designs unterscheidet sich kaum von‐
einander. Bei Überschreitung der so genannten Kniespannung (≈ 0,7 V für Silizium
bei Raumtemperatur) beginnt ein merkbarer Flussstrom IF (entspricht dem negativen
Drainstrom -ID) zu fließen. Betrachtet man die Rückwärtsdiode als eine p + n ‐ n + ‐Leis‐
tungsdiode, so kann der Zusammenhang zwischen dem Flussstrom IF und der
Durchlassspannung UF (entspricht der Rückwärtsspannung -UDS) im unteren Strom‐
bereich abgeschätzt werden durch [Win93]
( wM La)
( )
UF
2 ⋅q⋅ADIO ⋅ni⋅La tanh
⎛ ⎞
UT
2
IF≈ ⋅ ⋅⎜ e − 1+
KND −K
⎟ ND
τ
2 4
M 1−B ⋅tanh
wM L ⎜ ⎟
a ⎝ ⎠
(4.18)
Hierbei bedeutet ADIO die Diodenfläche, La die ambipolare Diffusionslänge, wM die
halbe Weite des schwachdotierten n ‐ ‐Gebietes und τM die Ladungsträgerlebensdauer
im schwachdotierten n ‐ ‐Gebiet. Der Faktor B berücksichtigt den Einfluss der La‐
dungsträgerbeweglichkeit im schwachdotierten n ‐ ‐Gebiet, während der entspre‐
chende Dotierungseinfluss in den Faktor KND mit einbezogen wird.