什么是雪崩击穿？电除尘器中的电子雪崩现象

什么是雪崩击穿？单脉冲雪崩与重复雪崩有何不同？

材料掺杂浓度较低的PN结中，当PN结反向电压增加时，空间电荷区中的电场随着增强。这样通过空间电荷区的电子和空穴，就会在电场作用下，使获得的能量增大。在晶体中运行的电子和空穴将不断的与晶体原子发生碰撞，通过这样的碰撞可使束缚在共价键中的价电子碰撞出来，产生自由电子-空穴对。

新产生的载流子在电场作用下撞出其他价电子，又产生新的自由电子和空穴对。如此连锁反应，使得阻挡层中的载流子的数量雪崩式地增加，流过PN结的电流就急剧增大击穿PN结，这种碰撞电离导致击穿称为**雪崩击穿，**也称为电子雪崩现象。

功率器件并不是触发雪崩就会损坏的，而是对雪崩能量有一定的承受能力，称之为雪崩耐量，一般从以下两个特性来考量某个功率器件承受的雪崩耐量的强弱，分别是：

*单脉冲雪崩耐量
*重复雪崩耐量

单脉冲雪崩

图1给出了单脉冲雪崩测试的原理图，对待测器件的Gate施加开启信号，器件导通，电感L开始储能，当电感储能达到一定值以后，关闭Gate，此时电感能量只能通过雪崩电流来泄放。

图1. 单脉冲雪崩测试的原理图

图2给出了单侧雪崩测试几个关键结点的示波器波形图，可以看到当器件Gate电压Vgs从高变低后，器件漏端电压瞬时升高到雪崩击穿电压，直到电感能量在数微秒时间内泄放完毕。

图2. 单脉冲雪崩测试波形图

雪崩泄放的总能量由以下公式给出

其中：

在实际测试中，通常会固定L和VIN，通过不断增大脉宽宽度TPulse，测得器件不损坏的最大雪崩耐量即为所测器件的EAS值。

重复雪崩耐量

图3给出了重复雪崩测试的原理图，对待测器件的Gate施加周期性开关信号，通过器件反复开关，周期性对电感储能，并通过器件雪崩释放能量。对于重复雪崩，每次发生雪崩的能量要比EAS小很多，但重复累加的能量会比单脉冲雪崩多很多，所以芯片结温和管壳温度都会升高，当芯片结温达到Tjmax时，即为所测器件的EAR最大值。

图3. 重复雪崩测试的原理图

电除尘器中的电子雪崩现象

当一个电子从放电极(阴极)向收尘极(阳极)运动时，若电场强度足够大，则电子被加速，在运动的路径上碰撞气体原子会发生碰撞电离。和气体原子．第一次碰撞引起电离后，就多了一个自由电子。这两个自由电子向收尘极运动时，又与气体原子碰撞使之电离，每一原子又多产生一个自由电子，于是第二次碰撞后，就变成四个自由电子，这四个电子又与气体原子碰撞使之电离，产生更多的自由电子。所以一个电子从放电极到收尘极，由于碰撞电离，电子数将雪崩似地增加，这种现象称为电子雪崩。由于电子雪崩现象使电子数按等比级数不断增加，其增加情况如图《电子雪崩过程示意图》所示