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