非对称晶闸管简介

为了提高脉冲晶闸管的工作频率，必须减小损耗，这样需提高其开关速度和通态压降。为达到此目的可以从如下两个方面入手，一是改变载流子的寿命，二是减小器件的有效厚度。压降主要发生在N₁基区，过剩载流子的寿命对此处的影响很大，为了减小关断损耗，可以减小载流子寿命，但是，由于载流子寿命变小会提高通态压降，增大通态损耗，故比较实用的方法是采用降低该区域厚度的办法。

要达到减小N₁区厚度的目的，采用添加缓冲层的方法，在阳极区域和N₁之间添加一具有较高浓度的N掺杂层，传统P^＋NPN^＋的结构变为P^＋N^-N^＋PN^＋结构。这样，对该区域，由于更薄了，电阻会变小，而且载流子复合也相对变少了，过剩载流子的平均浓度会提高，通态电阻也就大大减小了，这样也就保证了其开通损耗特性没有变坏。一般称这种结构的晶闸管为非对称晶闸管。

采用此结构的晶闸管，其掺杂浓度和电场分布和普通的晶闸管就有了比较明显的差别。如图2-25所示。

图2-25 非对称晶闸管掺杂浓度和电场分布

对于该非对称晶闸管，其正向阻断电压可以表示为(www.xing528.com)

可以看到，加入了较高浓度的缓冲层的非对称晶闸管的硅基底的掺杂浓度要小于普通的晶闸管，这样该区域的电场强度下降的斜率会更小，同等厚度的情况下，该区域相比于普通掺杂浓度的区域可以分担更多的电压。

对于普通结构的晶闸管，反向耐压主要由J₁结承担，但对于非对称晶闸管，由于J₁结面两侧的掺杂浓度都比较高，当外加反向电压时，J₁结很容易就被击穿，其击穿电压一般在几十伏，因而该结构的晶闸管不具备反向阻断能力，如果在一些特殊的场合，需要有反向阻断能力的话，通常可以串接一个适当特性的二极管为其提供反向阻断能力。

非对称晶闸管的载流子寿命通常也会通常经过处理以达到减小的目的，这样可以缩短关断中的复合时间，提高关断的速度，而其短基区的结构，一方面可以减少载流子的渡越时间，提高了开通速度，同时可以弥补载流子寿命减少带来的负面影响，而且相比于普通晶闸管其基区存储的过剩载流子的数目也减少了。

非对称晶闸管还可以通过一些改进来提高其特性，在使用中，比较多的是反并联一个特性相当的二极管，这样，其反向压降就主要由该二极管的正向导通压降来决定，在其关断中也可以减小关断损耗。为了使该二极管和非对称晶闸管特性更好地匹配，可将它们集成于一块硅片上，这样就变成了另外一种结构，逆导晶闸管。