-
Power Semiconductor Devices and Smart Power
ICs
Answers of Questions
Chapter 1
1-1.
P
lease classify the power
semiconductor discrete devices.
A:
power rectifiers and power switches.
功率整流器和功率开关
1-2.
P
lease list the name of
popular power switch.
A: power MOSFET,
power BJT, IGBT, etc.
功率
MOS
管，功率
BJT
管，
IGBT
等
1-3.
D
efine the ideal power
semiconductor device.
A: It must be
able to control the flow of power to loads with
ZERO power dissipation.
零功耗（包括导通损耗，关断损耗，开关损耗，均为零）
1-4.
D
rawing out the switching
waveform of ideal power switch.
A:
1-5.
L
ist the device name you
known that has the normally-off performance.
A:
Normally-off: BJT,
Enhancement MOSFET, VDMOS, Trench MOS, IGBT,
Normally-on: JFET, Depletion MOSFET.
1-6.
W
hich is preferable for
normal system, normally-on device or normally-off?
Give the reason.
A:
For
normal
system,
normally-off
device
is
preferable
as
it
has
the
power
dissipation
lower
than
normally-on
device
’
s.
常关器件更好
。因为开通功耗（有电流）大于关断功耗（近似无电流）
，所以常关器件比常开器件
具有更低功耗。
1-7.
L
ist
the
international
semiconductor
company
name
you
know
that
products
the
power
semiconductor
devices.
By Yardeni
05/2015
Page 1
Power
Semiconductor Devices and Smart Power ICs
A: TI, Onsemi, Freescale, Fairchild,
ST, Infineon, NXP, Vishay, ADI, Maxim, ROHM
1-8.
L
ist the special points of
power semiconductor devices comparing with the
digital semiconductor devices.
A:
higher voltage and larger current, bigger/special
process technology, longer life cycle.
功率器件通常应用在高压、大电流环境，大线宽、特殊工艺，生命周期长。
数字器件通常应用在低压、小电流环境，小线宽、标准工艺，生命周期短。
Chapter 2
2-1.
what is meant by impact ionization coefficient of
hole(electron)?
耗尽区内，一个空穴（电子）在电场作用下，通过<
/p>
1cm
的长度上产生的电子
-
空穴对的数目，定义
为空穴（电子）的碰撞电离系数
?
p
(
?
n
)
。
2-2. what is a plane junction?
< br>平行平面结是一维二极管，理想
PN
结，具有一维性质的
电场。
2-3. define
the punch-through diode structure.
PiN
二极管，反向耐压最大时
i
区全
耗尽，称为穿通型二极管结构。
2-4. why does the impact ionization
coefficient increase with the increasing of the
electric field and it decrease
with the
increasing of temperature
？
<
/p>
碰撞电离系数是电场的强函数
?
p
(
?
n
)
∝
E
7
，电场增加碰撞电
离系数增大；随着温度升高，晶格振动
加剧，载流子更容易与晶格碰撞失去能量，产生的
电子
-
空穴数目减少，所以温度升高碰撞电离系数减
小。
x
d
2-5.
?
dx
?
1
0
?
一个电子（空穴）在耗尽区内与晶
格原子发生碰撞，产生一个电子
-
空穴对，器件即发生雪崩击穿
，
2-6. Which
structure has the largest breakdown voltage under
the same junction depth: plane junction,
cylindrical junction and spherical
junction? Why
？
平行
平面结具有最大
BV
。
圆柱结（二维场）和球面结（三维场）因为曲率的存在，电场集中，更易击穿。
By Yardeni
05/2015
Page 2
Power
Semiconductor Devices and Smart Power ICs
< br>E
（圆柱）
=
√
E
x
2
+E
< br>y
2
E
（球面）
=
√
E
x
2
+E
y
2
+E
z
2
2-7. Explain the effect of
the oxide charger on the breakdown voltage in the
field plate design.
氧化层电荷是正电荷，浓度在
10
10
～
10
12
/cm
2
。由于额外正电荷的引入，对
N
+
P
结，耗尽层边缘会
展宽，器件的
< br>BV
增加；相对
P
+
N
结则产生负作用，耗尽层缩小，器件
BV
降低。
Chapter 3
3-1. Define the
high-level injection
所谓大注入，即注入半导体中的非平衡少
子浓度接近或者超过平衡时多子的浓度。
3-2. Define the conductivity modulation
PiN
二极管，正向导通时，对
i
区，
P+
注入大量空穴，
< br>N+
注入大量电子，电子
-
空穴
对浓度可以从
10
14
上升到
10
18
，电导率急速上升，这叫电导调制效应
。其可使
PiN
二极管承担小压降，大电流。
< br>
3-3/4. Drawing out the
structure of JBS/MPS and describing its operation
mechanism.
图见
page 97/98
，（注意
JBS
漂移区比
MPS
要薄）
JBS
，采用肖特基势垒低的金属与半导体结合；正向时，
PN
结不导通，只有电子参与导电，开关速
度快；反向时，
PN<
/p>
结耗尽区随电压升高展宽，最终连成一体，隔离肖特基势垒，其耐压由
PN
结来承
受，泄漏电流小，由于漂移区比
MPS
薄，
BV
比
MPS
低。
MPS
，正向电压
<0.5V
时，
PN
结不导通，工作类似于肖特基二极管。正向电压
>
0.6V
时，
PN
结导
通，空穴注入漂移区，产生电导调制效应，压降小电流大，由于电子空穴都参与导电，开关速度低于
JBS
；反向耐压机制与
JBS
一样，但由于漂移区更厚，
BV
较
JBS
高。
3-5. What is the overshoot of the power
PiN rectifiers
对
PiN
管，开启时如果电流变化过快（
di/dt
较大），其正向
压降开始时会超过在稳态时传输相同电
流的压降，此现象叫功率
PiN
管的电压过冲。因为此时
i
区没
有完全被电导调制，电阻还很大，则产生
较大压降。
By Yardeni
05/2015
Page 3
Power
Semiconductor Devices and Smart Power ICs
3-6. Explain why the Si Schottky diode
cannot operate at high-voltage condition?
硅基肖特基二极管是多子器件，无空穴参与导电，反向
时
N-
承担耐压；无电导调制效应，正向导通时
～
N-
区电阻很大；根据
∝
BV
2
2.5<
/p>
，电压升高导通电阻（导通损耗）急剧上升。所以
SBD
一般应用
<600V
。
3-7. which structure has
the higher leakage current ,Schottky diode or PiN
diode?Why?
肖特基二极管泄漏电流更大。
PiN
泄漏电流由
2
部分组成，空间电荷区的产生电流，中性区
P+
和
N+
少子的扩散电流。
S
BD
泄漏电流除了同
PiN
的相似的<
/p>
2
部分，还有金半接触带来的热电子发射电流，并且后者比前
2
者大得多。
Chapter 4
4-1.
What is the meant by reach through
breakdown (or punch through breakdown)?
随着
BC
结反偏电压增加，
BC
结耗尽层展宽并接触到
BE
< br>结耗尽层的时候，
BE
结势垒变低，发射极
电子可以越过更低的一个势垒，被反偏
BC
结电场抽
走，此现象叫穿通击穿。
4-2.
What is the meant by
BV
CBO
and
BV
CEO
?
BV
CBO
，开发射极击穿电压；发射极开路，集电极与基极
之间的击穿电压。
BV
CEO
，开基极击穿电压；基极开路，集电极与发射极之间的击穿电压。
4-3.
The
collector efficiency under what condition is much
larger than unit?
当
CB
结的偏置电压可以和雪崩击穿电压相比拟的时候，集电极效率远大于
1.
4-4.
W
hy does the power BJT can operate at
high-level current when it locates at its
saturation region?
BJT
在饱和区的时候
V
BE
>0
，
V
BC
>0
，
V
CE
很小
；
BC
结正偏，相当于
PN-N+
二极管工作在正偏情况下，
发生大注入现象（电导调制效应），电阻
降低，所以在饱和区可以传导大电流。
By Yardeni
05/2015
Page 4
Power
Semiconductor Devices and Smart Power ICs
4-5. what should be carefully
considered when you design the base of the power
BJT
?
1
，掺杂不能太淡或者基区不能太薄，否则容易发生穿通击穿
2
，掺杂很高或者基区很厚，增益太低，需要更大控制电流
I
B
所以需要一个折中。
4-6. why I
CEO
>I
CBO
?
I
CBO
是二极管泄漏电流，
I
CEO
会被
BJT
放
大，有公式
I
CEO
=(1+?
)I
CBO
,
所以
I
CEO
>I
CBO
。
4-7. explain the reason of the high
voltage BJT usually has low current gain.
< br>高压
BJT
的基区掺杂浓度比较高，厚度比较厚，防止穿
通击穿，所以增益低。
4-8.
explain the reason that the high voltage BJT
usually has long collection drift region.
< br>因为集电极承担高压，所以高压
BJT
设计一个长的轻掺
杂的集电漂移区来阻断高压。
Chapter 5
5-1.
What is meant by thyristor?
晶闸管是一个四层三结
PNPN
结构，
有三极（阳极，阴极和门极），脉冲触发器件；具有开态低阻
抗高导通电流，关态高阻抗
低泄漏电流特性；应用于高电压（可至
12kV
），大电流（可
至
8kA
）环境。
5-2.
What is
meant by holding current of the
thyristor?
晶闸管维持电流（阳极到阴极），大于则导通，小于则阻断。
5-3.
What is
meant by dV/dt rating of the thyristor?
晶闸管正常工作要求
dV/dt
有一个
范围，如果阳极电压变化过快，
dV/dt
超出这个范围，即使
没有门
极触发电流，也有可能通过位移电流
[Jc=C
J
（
dV/dt
）
]
使晶闸管误开启。
Jc--
位移电流，
C
J
--PN<
/p>
结势垒电
容。
By Yardeni
05/2015
Page 5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
上一篇：Altium designer元件对照
下一篇：笔记本最新BIOS 中英文对照表