什么是雪崩擊穿？單脈沖雪崩與重復(fù)雪崩有何不同？

材料摻雜濃度較低的PN結(jié)中，當(dāng)PN結(jié)反向電壓增加時(shí)，空間電荷區(qū)中的電場(chǎng)隨著增強(qiáng)。這樣通過(guò)空間電荷區(qū)的電子和空穴，就會(huì)在電場(chǎng)作用下，使獲得的能量增大。在晶體中運(yùn)行的電子和空穴將不斷的與晶體原子發(fā)生碰撞，通過(guò)這樣的碰撞可使束縛在共價(jià)鍵中的價(jià)電子碰撞出來(lái)，產(chǎn)生自由電子-空穴對(duì)。

新產(chǎn)生的載流子在電場(chǎng)作用下撞出其他價(jià)電子，又產(chǎn)生新的自由電子和空穴對(duì)。如此連鎖反應(yīng)，使得阻擋層中的載流子的數(shù)量雪崩式地增加，流過(guò)PN結(jié)的電流就急劇增大擊穿PN結(jié)，這種碰撞電離導(dǎo)致?lián)舸┓Q為**雪崩擊穿，**也稱為電子雪崩現(xiàn)象。

功率器件并不是觸發(fā)雪崩就會(huì)損壞的，而是對(duì)雪崩能量有一定的承受能力，稱之為雪崩耐量，一般從以下兩個(gè)特性來(lái)考量某個(gè)功率器件承受的雪崩耐量的強(qiáng)弱，分別是：

*單脈沖雪崩耐量
*重復(fù)雪崩耐量

單脈沖雪崩

圖1給出了單脈沖雪崩測(cè)試的原理圖，對(duì)待測(cè)器件的Gate施加開(kāi)啟信號(hào)，器件導(dǎo)通，電感L開(kāi)始儲(chǔ)能，當(dāng)電感儲(chǔ)能達(dá)到一定值以后，關(guān)閉Gate，此時(shí)電感能量只能通過(guò)雪崩電流來(lái)泄放。

圖1. 單脈沖雪崩測(cè)試的原理圖

圖2給出了單側(cè)雪崩測(cè)試幾個(gè)關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)的示波器波形圖，可以看到當(dāng)器件Gate電壓Vgs從高變低后，器件漏端電壓瞬時(shí)升高到雪崩擊穿電壓，直到電感能量在數(shù)微秒時(shí)間內(nèi)泄放完畢。

圖2. 單脈沖雪崩測(cè)試波形圖

雪崩泄放的總能量由以下公式給出

其中：

在實(shí)際測(cè)試中，通常會(huì)固定L和VIN，通過(guò)不斷增大脈寬寬度TPulse，測(cè)得器件不損壞的最大雪崩耐量即為所測(cè)器件的EAS值。

重復(fù)雪崩耐量

圖3給出了重復(fù)雪崩測(cè)試的原理圖，對(duì)待測(cè)器件的Gate施加周期性開(kāi)關(guān)信號(hào)，通過(guò)器件反復(fù)開(kāi)關(guān)，周期性對(duì)電感儲(chǔ)能，并通過(guò)器件雪崩釋放能量。對(duì)于重復(fù)雪崩，每次發(fā)生雪崩的能量要比EAS小很多，但重復(fù)累加的能量會(huì)比單脈沖雪崩多很多，所以芯片結(jié)溫和管殼溫度都會(huì)升高，當(dāng)芯片結(jié)溫達(dá)到Tjmax時(shí)，即為所測(cè)器件的EAR最大值。

圖3. 重復(fù)雪崩測(cè)試的原理圖

電除塵器中的電子雪崩現(xiàn)象

當(dāng)一個(gè)電子從放電極(陰極)向收塵極(陽(yáng)極)運(yùn)動(dòng)時(shí)，若電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大，則電子被加速，在運(yùn)動(dòng)的路徑上碰撞氣體原子會(huì)發(fā)生碰撞電離。和氣體原子．第一次碰撞引起電離后，就多了一個(gè)自由電子。這兩個(gè)自由電子向收塵極運(yùn)動(dòng)時(shí)，又與氣體原子碰撞使之電離，每一原子又多產(chǎn)生一個(gè)自由電子，于是第二次碰撞后，就變成四個(gè)自由電子，這四個(gè)電子又與氣體原子碰撞使之電離，產(chǎn)生更多的自由電子。所以一個(gè)電子從放電極到收塵極，由于碰撞電離，電子數(shù)將雪崩似地增加，這種現(xiàn)象稱為電子雪崩。由于電子雪崩現(xiàn)象使電子數(shù)按等比級(jí)數(shù)不斷增加，其增加情況如圖《電子雪崩過(guò)程示意圖》所示