IGBT中的PIN结构分析（2）

上一章我们讲到了载流子浓度与电流的关系，并且知道了载流子在I区的浓度分布是非对称的。

在得知和和电流的关系表达式后，根据微观电流漂移电流和电流关系：

令， ,即可求得I区域的电场表达式，

其中，同样近似认为将电子浓度表达式代入上式，并对电场进行积分，即可得到I区域的电压（过程较为繁琐，读者若感兴趣可以自行推导）。从的表达式容易看出，前后两项的表达式中均包含电流，因此积分约掉后与电流无关。即PIN结构中I区的压降与电流大小无关。

回顾在第二章电荷分布中，我们分析了PN结内部势垒，可知阳极和阴极的电势差为，

令,下图是大注入载流子寿命分别为和，PIN区域导通压降随厚度的变化趋势。

可以看出来，导通压降随厚度的变化并非单调变化，而存在最优厚度，这对双极性器件的设计很有指导意义。综合上述推导，可以得到一个PIN结构的IV表达式如下（过程略去）其中为双极扩散长度，

其中，。下图是情况下，函数随的变化趋势。

可以看出函数的最大值出现在附近。说明当I区域的厚度大约为2倍时，具有最小值。

文末总结

1、I区域的电场表达式：，PIN结构中I区的压降与电流大小无关；

2、导通压降随厚度的变化并非单调变化，存在最优厚度，对双极性器件的设计具有指导意义。