可以看出,減小遷移率和載流子壽命,可以增大關(guān)斷瞬間的電流突變率。
同樣地,如穩(wěn)態(tài)分析中一樣,若要精確地考慮BJT模型, 應(yīng)參考的表達(dá)式應(yīng)該是(6-19),相應(yīng)的
,推演過(guò)程相似,在此不再贅述。
在關(guān)斷過(guò)程中,非耗盡區(qū)寬度會(huì)隨著IGBT兩端電壓上升而減小,記為
。隨著
變化,電荷分布的邊界條件也就發(fā)生變化,那么IGBT內(nèi)部存儲(chǔ)的電荷總量并不是單純地按照(6-40)的e指數(shù)關(guān)系衰減。
如圖所示,在關(guān)斷過(guò)程中,隨著IGBT承受電壓的增加,耗盡區(qū)擴(kuò)寬,內(nèi)部()區(qū)間的電荷,會(huì)快速被內(nèi)建電場(chǎng)抽走,而非耗盡區(qū)
區(qū)域內(nèi)的電荷則會(huì)按照前述邏輯按e指數(shù)衰減。
所以,這里我們必須動(dòng)態(tài)地考慮兩個(gè)因素:1.電壓建立引入動(dòng)態(tài)的;2.動(dòng)態(tài)
引起動(dòng)態(tài)的
,然后在關(guān)斷的過(guò)程中相互影響,直到完全關(guān)斷,
變?yōu)?。
顯然,上述變化會(huì)引起變化,
不再是常數(shù),而是隨
變化的
,加入時(shí)間變量后,重新書(shū)寫(xiě)(6-10)空穴濃度分布如下:
將(6-46)從0到積分即可得到實(shí)時(shí)的
。該積分過(guò)程較為復(fù)雜,考慮到通常情況下
的事實(shí),例如,當(dāng)
,
,
,而
,而且隨著關(guān)斷過(guò)程的進(jìn)行,
進(jìn)一步減小,因此,我們可以通過(guò)對(duì)(6-46)做泰勒展開(kāi),并取其低階一次項(xiàng)來(lái)簡(jiǎn)化運(yùn)算。
(注,泰勒展開(kāi)公式:sinh x = x+x^3/3!+x^5/5!+……+(-1)^(k-1)*(x^2k-1)/(2k-1)!+…… (-∞
將(6-47)繪成與
的幾何關(guān)系如圖所示, 不難推導(dǎo)出
與
的變化率關(guān)系為(感興趣的讀者可嘗試自行推導(dǎo))
顯然時(shí)刻三角形所包圍的面積就是該時(shí)刻總的電荷存儲(chǔ)量
,即
反之, 時(shí)刻
處的邊界條件與此時(shí)的
相關(guān),
從(6-48)到(6-50),隨著關(guān)斷過(guò)程中電壓上升,可以得出如下趨勢(shì)性的結(jié)論:非耗盡區(qū)越來(lái)越小,IGBT集電極區(qū)域的空穴濃度越來(lái)越高。
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