Improved reverse recovery of self-adaptingp emitter efficiency diodes (SPEED)

ContentsA fastpnn+ power diode is described, which due to a self-adaptingp emitter efficiency shows an essentially improved reverse recovery behaviour. Thep emitter consists of ap+ region with high injection efficiency and of ap region which has low injection efficiency and densely intersperses thep+ region. The lateral extension of thep+ areas between thep elements and the vertical doping profile of thep region are chosen in such a manner, that the high efficiency of thep+ region becomes effective only at high currents, reducing the forward voltage drop. Up to the normal operative forward current the carrier concentration at the anode side of the base region is smaller than near thenn+ junction. By commutation, this results in a strong reduction of the peak reverse current and a significantly softer reverse current decay compared with standard diodes designed for the same forward and blocking voltages. Modeling calculations as well as measurements on the operation principle and switching behaviour are presented.ÜbersichtEs wird eine schnellepnn+-Leistungsdiode beschrieben, deren Rückwärtserholungsverhalten (Recovery-Verhalten) infolge einer sich selbst anpassendenp-Emitter Efficiency stark verbessert ist. Diep-Zone besteht aus einemp+-Bereich mit hohem Emitterwirkungsgrad und einemp-Bereich mit niedrigem Injektionsvermögen der denp+-Bereich dicht durchsetzt. Die laterale Ausdehnung derp+-Gebiete zwischen denp-Teillen sowie das vertikale Dotierungsprofil desp-Bereichs werden so, gewählt, daß der hohe Emitterwirkungsgrad desp+-Bereichs erst bei hohen Strömen wirksam wird und die Durchlaßspannung verkleinert. Bis zum üblichen betriebsmäßigen Durchlaßstrom ist die Ladungsträgerkonzentration an der Anodenseite der Basis kleiner als amnn+-Übergang. Dies führt beim Kommutieren zu einer starken Verkleinerung der Rückstromspitze und einem wesentlich weicheren Abfall des Rückstroms (Soft-Recovery-Verhalten) als bei üblichen schnellen Dioden gleicher Durchlaß- und Sperrspannung. Simulationsrechnungen wie auch Meßergebnisse zur Wirkungsweise und zum Schaltverhalten werden vorgestellt.

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