如前所述,修正、
與
的關(guān)系關(guān)鍵在于要重新基于BJT結(jié)構(gòu)模型來建立
與
的關(guān)系。我們知道,IGBT導(dǎo)通狀態(tài)時,BJT發(fā)射極的PN結(jié)處于正偏狀態(tài),內(nèi)建電場被削弱,電流主要來自于擴(kuò)散電流,即,
回顧《IGBT中的若干PN結(jié)》中關(guān)于PN結(jié)導(dǎo)通狀態(tài)的分析,當(dāng)時,
其中,表示PN結(jié)P型區(qū)域的少子濃度;
(大注入),表示PN結(jié)N型區(qū)域的少子濃度,
是外加電壓,通常情況下
,因此(6-13)可以簡化為:
其中, ,將(6-14)帶入(6-15)就可以得到
與
的關(guān)系如下,
進(jìn)一步地,我們上述修正帶入(6-6)中,就可以得到準(zhǔn)確的、
與
的關(guān)系,以電子電流
為例,具體操作如下,首先將(6-10)帶入(6-6)
令,根據(jù)(6-17)可以得到
用(6-17)減去(6-18),并帶入(6-16)可以得到修正后的電子電流,
同理,可以得到修正后的空穴電流,
根據(jù)(6-19)和(6-20)可以看出,電子電流和空穴電流的分布取決于,與之前分析一樣,我們最好能建立
與總電流
之間的關(guān)系,顯然(6-11)已經(jīng)不再適用。因為
,IGBT中處處相等,將(6-19)與(6-20)相加即可得到他們之間的關(guān)系如下:
確定后,(6-21)是一個關(guān)于變量
的一元二次方程,很容易求解,且考慮到
不能為負(fù), (6-21)求解時只取正值即可。對比修正前后
以及多余載流子濃度分布隨
的變化如下圖所示,顯然,模型修正后,
以及多余載流子濃度顯著下降。
同理,我們來看看修正后的電子電流即空穴電流分布如圖中實線與虛線的對比(假設(shè)總電流密度為)。
虛線是根據(jù)PIN模型計算得到的電子電流及空穴電流分布,很明顯結(jié)果符合PIN模型的邊界條件設(shè)置,即;實線為根據(jù)BJT模型修正后的電子電流和空穴電流分布,顯然
。
修正后的模型更切合實際,由此得出的、
以及
和
將作為后續(xù)關(guān)斷瞬態(tài)分析的初始條件。
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