本征热激发载流子浓度与漏电流.pdf

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1、第45卷第2期电力电子技术Vo1．45，No．22011年2月PowerElectronicsFebruary2011本征热激发载流子浓度与漏电流关艳霞，揣荣岩，潘福泉(沈阳工业大学，信息科学与工程学院，辽宁沈阳110870)摘要：叙述了本征热激发载流子浓度对功率半导体器件的重大影响，希望得到一个理论符合实际的定量计算公式。比较国内外权威的本征热激发载流子浓度公式，经过计算并与晶闸管整流管漏电流的实测数据相比较。初步认定SKGhandhi给出的本征热激发载流子浓度公式可以作为适用于功率半导体器件的简明公式，并进行了适当的理

2、论说明及公式意义的阐述。关键词：功率半导体；本征热激发载流子浓度；漏电流；禁带宽度中图分类号：TN32文献标识码：A文章编号：1000—100x(20l0)02—0106-03TheIntrinsicCarrierConcentrationandLeakageCurrentGUANYan—xia，CHUAIRong-yan，PANFu—quan(ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China)Abstract：1’}lesignificantimpactofthein

3、trinsiccarrierconcentrationonpowersemiconductordevicesisdescribed．Thusitcanbeseenaformulathatmeetingtheneedsofpractice．Makingcomparisonoftheauthoritativeformulasfortheintrinsiccarrierconcentrationathomeandaboard，ithadbeenpreliminaryidentifiedthattheintrinsiccartie

4、rcon-centrationformulawhichgivenbySKGhandhicanbeconsideredastheconciseformulaappliedtocalculatingofthepowersemiconductordevicesbycomparingtheresultsofthecalculationwiththeactualleakageculTentofthyris-totsandrectifiers．Moreover，appropriatedescriptionintheoryisgiven

5、andthemeaningoftheformulaisdescribed．Keywords：powersemiconductor；intrinsiccarrierconcentration；leakagecurrent；energybandgap1引言生自由电子和自由空穴．它们可与掺杂浓度一样参与电流传导。ni数量大小取决于导带状态密度本征热激发载流子浓度是半导体材料硅的一个重要物理量。功率半导体器件，如整流二极管，、价带状态密度Ⅳv以及禁带宽度，公式为：hi2=rip=NJVvexp[-Es／(kr)】(1)晶闸管等的反

6、向漏电流、通态压降，特别是浪涌电流下的通态电压、各种温度下的晶闸管触发参数3n值公式的分类等均和不同温度下的本征热激发载流子浓度值有国内外几乎所有的半导体权威文献都给出了密切关系。和微电子领域的半导体器件不同，功率该公式的具体形式，现归纳如下：半导体器件因其耗散功率大、热特性突出，几乎所(1)第1类公式其特征是不考虑禁带变窄有特性参数都直接和不同温度下的定量本征热激效应，并取T=300K时，=1．21eV，玻尔兹曼常数发载流子浓度值有关，故对和实践相符合的本征k=8．62x10～eV／k。文献【1】中的公式为：热激发载流子

7、浓度值定量公式充满渴望。n。=1．5x10躬TSexp[一1．21／(kT)](2)进一步化简得：2本征热激发载流子浓度值的由来／Zi=3．87x10Zexp(-7019／T)(3)由半导体物理学可知，本征半导体是一种完文献[2]公式与文献【1]完全相同。文献[3】，[4]全没有任何掺杂和缺陷的理想半导体材料。在公式与文献[1]也基本相同，同为：0K，本征半导体处于未激发状态，价带完全被电r$i=3．87x10坫2exp(-7020／T)(4)子所充满，导带则完全空闲。随着的升高将产生由于文献[1卜[4】基本相同，以下均以

8、式(3)为载流子。使得电子从价带跃迁到导带。在此过程产代表，且式(3)，(4)被引用最多。(2)第2类公式其特征就是考虑禁带变窄效定稿日期：2010—07-25应。mo为电子惯性质量，文献[5】给出的公式为：作者简介：关艳霞(1963一)，女，辽宁海城人，博士，副教授，研究方向为功率半导体器件。82×1