什么原因导致了静态雪崩击穿？

IGBT关断时，如果关断过快，di/dt过大会导致Vce电压过大超过断态电压Uces时就有可能导致静态雪崩击穿。

在pin二极管反向恢复过程中存在这样一种临界情况：通过耗尽层的空穴使电场强度加强到pn结发生雪崩击穿。这种效应被称为动态雪崩击穿。与静态雪崩击穿不同的是，动态雪崩是由于产生瞬态电流而引起的，因此这个过程被称为“动态雪崩”。

首先分析动态雪崩所发生的条件。我们知道硅pn结雪崩击穿电压可表示为：

该式说明突变pn结雪崩击穿电压是n-区掺杂浓度的函数。如果将ND替换为移动载流子与电离掺杂原子的和，该式更具有普遍意义。在pin二极管关断过程中，空间电荷浓度由下式决定：

击穿电压可表示如下：

临界电压Vcrit是反向电流密度j的函数：

临界电流密度jcrit与电压之间的关系：

例：具有4500V的静态阻断能力的pin二极管n-区的掺杂浓度为ND=2×10^13cm^-3。如果工作电压VDC是2300V，当反向电流密度超过jrr=73A/cm^2时发生动态雪崩。

在反向恢复期间，n-基区的空穴和电子分别向阳极侧和阴极侧抽取。在阳极侧，空间电荷区首先形成，电场峰值E0 在 p+n-结建立。建立了简化的二极管关断过程示意图。空穴和电离施主 ND 都带正电，因此导致靠近 p+n-结的有效掺杂 Neff 增加。

根据泊松方程，基区的电场梯度可表示为：

由上式可知，由于 p 叠加到衬底掺杂浓度上，导致 d E/dy 增加，电场梯度变得陡峭，E0增大。此时施加在二极管两端的电压还远小于静态雪崩击穿的电压，而 E0 已经达到临界击穿电场强度 Ec，于是动态雪崩发生。这个过程受控于自由载流子的抽取。类似的，在功率双极晶体管、IGBT、GTO、GCT 等双极型器件的关断中，也会发生动态雪崩。
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