强激光与粒子束

作者：张帅涛, 张慧博, 张自成,

关键词：延迟击穿, 二极管模型, TCAD, 双极载流子扩散, Pspice,

延迟击穿特性在实现PIN二极管开关快速导通方面起着至关重要的作用。面对延迟击穿导通时间短导致物理过程分析困难的挑战，设计并验证了一种基于PIN结构的二极管集约模型。首先设计了一个基于PIN结构的二极管仿真模型，通过TCAD软件对该模型进行求解，结果显示在上升沿为520 V/ns、幅值为1000 V的快速高压触发脉冲作用下，二极管的击穿电压可达到其静态反向击穿电压的1.76倍，之后结合导通过程中的载流子浓度变化和电场变化情况对所建立模型的准确性作了进一步验证。其次，基于双极载流子扩散理论并结合TCAD仿真得到的参数，采用拉普拉斯变换和Pade逼近方法，对二极管的基区参数进行了等效电路处理。在此基础上利用基区的等效电路参数以及电导调制效应，建立了基于延迟击穿特性的PIN二极管集约模型。在Pspice软件中对该模型进行了仿真验证，结果显示在相同的触发脉冲作用下，二极管器件导通过程与TCAD仿真结果基本一致。本研究为探索快速导通二极管的反向延迟击穿特性提供了一种简单可行的电路分析方法。

来源：2024年第11期

《强激光与粒子束》期刊编辑部

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