快恢复二极管阳极参数设计

  根据客户要求在VF=1.6V@25℃条件下，正向电流lF=c (A)。
  这种要求可以认为满足大注入条件，即注入的少子浓度可以与本底的掺杂浓度相比拟。理论上电流电压关系的模型，建立在下面假设条件下。
  1)P+，N+发射区是理想的发射极，不考虑发射区内的复合和耗尽层的激发复合。
  2)不考虑P+，N+发射区的体电阻，即N_P+、N_N+掺杂浓度非常高。
  3)漂移区的载流子寿命与载流子浓度不相关。
  4)在漂移区内满足电中性条件，即n=p。
  在大注入条件下，应用双极输运方程，可以推导出PIN结构电流-电压关系，

  式中La是双极扩散长度，Da是双极扩散系数，Wn是漂移区宽度。
 
  式中V_F(J_P+N)，V_F(J_N+N)分别是P+N结和N+N结正向偏置电压，Vm是漂移区正向压降。
  结压降与少子寿命无关，主要是漂移区的电阻率与少子寿命关系很大。当漂移区宽度Wn大于1个扩散长度La时(一般快恢复二极管均有Wn>La)。则Vm与(Wn/La)成指数増长关系，如下式所示。   其中La与少子寿命τa关系是。
  为了控制通态正向压降，选择合适的少子寿命控制工艺十分重要，同时也需要从器件结构设计上设法减小通态正向压降和提高快恢复速度，典型的方法是设计上尽量采用更低电阻率的硅材料，采用更窄的基区，以尽量减少基区电阻和存储电荷。从多个方面进行综合的结构设计，优化折中，才能设计制造出综合特性优良的快恢复二极管。
  工程上，可以在VF=1.6V@25℃条件下测得材料的电流密度JA/cm²，求得阳极有效面积Area=(c/J)cm²。接下来，根据前面确定的终端结构的面积，最终确定器件的面积。对于试制的1200V15AFRD样管，阳极区面积5.06mm²，有效区面积5.67mm²总面积7.02mm²。



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