【doc】电子辐照减小平板型晶闸管的关断时间

【doc】电子辐照减小平板型晶闸管的关断时间 电子辐照减小平板型晶闸管的关断时间 黑龙江电子拄术 电子辐照减小平板型 晶闸管的关断时间 张国生莫长淳李钢 996年第l期 文了用电子辐照方击在硅中引入娃陷,减小少子寿命,瘟小关断时间 子辐照晶闸管羞堑回丁人,夕c),土 七十年代以来,电子辐照用于生产具有 高阻断能力的电力半导体器件,如快速恢复 二极管,快速晶闸管,双向晶闸管,门极可关 断晶闸管等,得到了越来越多的应用. 为了使晶闸管工作于较高频率,必颓减 小晶闸管长基区少子的寿命,减少晶闸管 的关断时间.这可通过在硅晶格中引入金, 铂等杂质或引入缺陷来实现.由于金原子容 易沉积在高掺杂区,因而很难控制中间部分 的长基区即高阻区中金原子的浓度,器件的 成品率低;并且由于扩金器件的高温漏电流 大,难以制得具有高阻断能力的快速晶闸管. 电子辐照可以在硅中引入缺陷,其过程是:入 射电子与硅原子相碰撞,当其交予原子的能 量大于原子发生位移的阀能时.硅原子从它 正常的位置移到晶格中的其它位置,这就 在硅中引入缺陷,从而在硅的梦带中形成深 部能级.这种缺陷能够充当附加的复台中 心,它能缩短少数载流子寿命,而不增大半导 体材料的电阻率电子辐照具有干净,简便, 均匀性好,重复性好等优点,因而是一种很新 颖的方法. 2实验砑料和方法 21实验材料 (1)晶闸管芯片:鹤岗晶体管厂造的2O 支KK500A管芯,硅片电阻率60—80n?cm, 芯片厚度450~M,如图1所示. 图】辐照的晶闸管柑遗 (2)辐照方法:晶闸管芯片用屏蔽园片加 以遮盖置于JJl2型电子静电加速器扫描盒 下,使阴极面暴露于电子柬,在大气室温环境 下用电子束照射. (3)电子能量和注量:电子能量12MeV 接收板上的电子电荷量由束流积分仪测量, 剂量的选取可根据已有的图2,图3上的曲 996年第l期黑龙江电子技术 线决定适宜的电子注量.也可以根据电子辐 照的基本方程用内插法决定. 22实验方法 (1)电子辐照控制少子寿命的方程:在一 定的电子注量范围内电子辐照不增加硅材 料的电阻率,辐射引入的深能级使载流子复 合几率增加,但不增加载流子的产生率.这 洋.在硅半导体器件中的辐射缺陷产生的影 响可由简单方程给出]. R:Ro?R=R0+KT 式中:RR是辐前后两个载流子的复 合几率(Sec.);一电子注量(e/cm2); Kr一少子寿命损伤因子(/cm?&c). 由于复合率反比于少子寿命.方程可以 写为: :lll+女 rr0 式中:r,是辐照前后的少子寿命,单 位是秒. 关断时问和少于寿命的关系 对于晶闸管如果忽略dV/dt效应,则 关断时问: 一. fT[4] f 丁为关断时问.r为高阻N区少子寿 命,为加反向电压时的正向电流,为维 持电流,实际上是常量.r可由辐照确定, 所关断时闻能够用维持电流的精确读数测 定. (2)参数测量:辐照实验中用寿命仪测少 子寿命;用JJ—l型晶体管图示仪可很方便 地估计辐照芯片通态压降的变化,从而确定 电子注量. (3)辐照后的处理:将辐照后的芯片在 170滠氏度下恒温退火一段时间.封装后进 行测试. 3实验结果的讨论 将20个芯片用6×10"e/cm电子注量 辐射.经测试关断时问均小于40"s,断志和 匣向重复峰值电压均大于).200V触发电压, 触发电流及漏电流等均在要求的范围内,并 得出下结论: (I)在一定的电子辐照剂量下,晶闸管的 关断时问大大减小; (2)辐照后的晶闸管关断时问大部分部 在30s,只有几支在30--40~(S之间,这主要 是因为辐照前各个管子的关断时间差别很 大.囤此,在一定电子注量下要想得到关断 时问相同的晶闸管.那么辐照前各个管子的 关断时问应差不多.这就要求辐照前应根据 管子的少子寿命的不同分成合适的子群,再 分别进行辐照. 囝2步子寿命缱电子注量变化曲线 (3)由图1可以看出,所实验的芯片都是 带着控制引线一起接受电子辐照的,这是因 为过去实验中发现,不带引线的芯片经辐照 后有的焊不上引线.但研究不带引线的辐照 方法仍是有必要的.芭可以减少传递过程和 辐照中的麻烦. 黑龙江电子技术I9妊塑j鞲 I5101520253035(10)re,c,, 囝3通巷压降随电子注量变化曲线 (4)从翻2少子寿命随电子注量的变化 和图3通态压降随电子注量的变化可以看 出=由干芯片面锡层分布的不均匀性等原 固,少子寿命和通态压降在同一注量下有一 分布,故每一圈中两条曲线是这分布的包线. 因此,若想得到小寿命即小的关断时间而压 降不超过额定值,还应根据实际条件选择 3结束语 适宜的剂量根据我们的实际情况选定申予 注量为6×10L3e/era. (5)辐照前根据少子寿命的不同分成曹 适的子群,采闫带遮掩屏蔽园片的电辐照 法,可达到减少晶闸管关断时间的目的,并丑 因此提高成品率= 参考文献 1HFI10HSP1383j59525 2WE]tORNE着.微班译.辐射列电子元件的影JL 京:国防工业出版社.1974 3US3.809,582,1974 4磅可控整流元件译文羹,科学出版扛】970 作者简介 强国生t龙江太学粒洲中心,助理研究亘.研究可向 —— 半导体传患器邮政稿玛j50080 奠长涛丸1工商学院基础部,聃理研定邮殖蝙玛: 】50076. 丰钢.点江商学计算助工柱忏政岛. 150(i76 玻璃钝化工艺,在我厂引进生产线的研 制和成功应用,使我们开发了彩电行输出管 BU208D.应用于电子节能器的MJEI3003, MJEI3005,MJE13007高反压晶体管,为数 控机床配套的FH5050F功率达林顿晶体管 和汽车电压调节器中的关键元件达林顿晶体 管等多种系列产品.经过多年研制和应用, 使我们体会到玻璃钝化是晶体管高反压技术 的关键工艺.这种工艺操作简单,不用复杂设 备,成奉低.钝化后产品一致性好.可靠睦高 参考文献 1任忠样.硅橡胶静敷钝化丁艺在台面功率晶体管中的 应用.山东半导体技术】988】 2肄建卫匿内外大功车晶体管麓展动卷.半导体技术 .1991.3 3半导体器件工艺编写组缩,半导体器件l_艺上海科 学拄术文献出版社,1984 4桨鹿亭编半导体器件表面钝化技术.辑学出版社. 1979 作者简介 蚌喜杯:唔尔滇晶体舌厂.工程怦.邮政编码.15[HJ1u 学文:喀尔滨晶体管厂.工程怦=政编码-150010 【收稿日期】995—1I一241 (上接第13页) 参考文献 1林昭炯,韩当琦晶体管原理与设计 2黄授尧,制青半导体器件艺厦理 作老简介 吴连海:国营^二三三r工程师邮盘蝻码l50223 陈罩华:通L晶体管厂.工程师邮吐蝙玛:l50010 【收稿日期:】995一l2--06I ? ,n^4: ,0.叫0