非对称晶闸管结构设计Ⅱ

该产品主要具有正向阻断电压高、高温漏电流小、饱和压降低、开通门限电压高、阳极脉冲峰值电流大、断态阳极电压上升率（dv/dt）高、开通阳极电流上升率（di/dt）高、抗辐射能力强等特点。

图1分别在25℃和125℃情况下，为仿真得到的器件漏电流曲线。当在环境温度为25℃条件下，当器件厚度为810μm时，VAK在3000V范围内，可满足器件漏电流低于10μA，而当器件厚度提高到910μm时，VAK在4000V（额定工作电压）范围内，器件漏电流均低于10μA，满足器件电参数指标要求。在环境温度为125℃条件下，在不同器件厚度情况下，器件漏电流较大。综上所述，器件厚度设计为910μm。

图1 在环境温度25℃和125℃条件下，不同厚基区厚度对漏电流的影响

芯片阴极区面积及单元阴极区宽度的选择：

图2为器件峰值脉冲阳极电流的仿真测试条件，脉冲阳极电流脉宽为10μs，波形为方波，脉冲上升下降时间均为10ns。

图2 所施加的阳极脉冲电流

图3为仿真得到的当门极电压为2V时，器件内部温度分布、电子电流密度分布，芯片面积为3.87×3.87mm2（Z=1E5）。温度分布及电子电流密度分布对应的时刻点如图4所示，时刻1表示阳极下边沿初始时刻，时刻2表示阳极脉冲电流撤除后的稳定时刻（仅存在门极电压和门极电流）。

当芯片面积为3.87×3.87mm2时，在施加阳极脉冲电流过程中，两个时刻器件内部局部高温达到520K（145℃）以上，器件的电学性能将严重退化。表明芯片面积无法满足高峰值脉冲电流和高门限电压的电参数指标要求。

另外由电子电流密度分布可知，器件的阴极区边缘的电流密度较高，局部温度峰值位置出现在阴极区边缘。应该通过适当增大芯片面积、适当减小阴极区宽度及优化薄基区杂质分布来实现产品的电参数指标。

图3 器件内部温度分布、电子电流密度分布及栅电流、阳极电压曲线