功率半导体器件原理分析：PN、BJT、MOSFET、IGBT

一、PN结各项参数对阈值电压的影响
1.改变掺杂浓度对PN二极管的影响
2.改变P区和N区的厚度对PN二极管的影响

3.pn结器件加n+衬底的原因
降低成本
降低接触电阻
降低导通电压
在获得同等击穿电压的条件下，厚度更薄
二、BJT各项参数对电流增益的影响
1.P基区掺杂浓度
基区浓度越大，在同等Ib的情况下，吸引发射区扩散到基区的电子就越容易在基区发生复合，导致扩散到集电区过的电子就越少，于是Ic减小，电流增益减小。
2.P基区厚度
基区厚度越薄，发射区过来的电子就更容易被集电区收走，在基区复合的机会就减小了，于是Ic就会增大，电流增益增大。
3.N+发射区的掺杂浓度
发射区浓度越高，基区扩散到发射区与电子复合的空穴越多，在相等ib条件下，作用在发射区的Ib就会越大，于是会吸引更多的电子到集电区，于是由ic/ib电流增益增大。
4.N+发射区的宽度
发射区宽度越大，在同等面积硅片条件下，晶胞面积就会越大，于是一整块芯片的晶胞数量就会减少，有源区的利用率越低，于是Ic越小，同时发射区的横向电阻也会越大，导致电流集边效应曾大，导致Ic减小，于是电流增益减小。
三、MOSFET各项参数对阈值电压的影响
1.门极掺杂浓度
在衬底上表面产生反型层，必须施加能够将表面耗尽并且形成衬底少数载流子积累的门极电压，这个电压大小及衬底掺杂浓度有直接关系。衬底掺杂浓度 (qb)越低，多数载流子浓度也越低，使衬底表面形成反型层所需电压 vgs 越小，反之，阈值电压则增大。
2.氧化层厚度
氧化层的厚度增加，直接就会影响门极对基区少子的电场力，电场削弱，则更不容易形成反型层，因此开启阈值电压会增大。反之，电场更强，对少子吸引力增加，更容易形成反型层，阈值电压减小。
3.沟道宽度（ratio扩散程度）
增加沟道的宽度，因此需要吸引更多的少子以形成强反型层，开启沟道需要更大的门极电压，因此阈值电压会增大，相反，减小ratio的值沟道的宽度，在减小到大约3um的时候，则会引发短沟道效应，使阈值电压减小，沟道提前开启。
四、IGBT各项参数对阈值电压的影响
1.随着P区掺杂浓度增加，阈值电压上升，为什么？
答：要在衬底上表面产生反型层，必须施加能够将表面耗尽并且形成衬底少数载流子积累的门极电压，这个电压大小及衬底掺杂浓度有直接关系。衬底掺杂浓度越低，多数载流子浓度也越低，使衬底表面形成反型层所需电压 vgs 越小，反之，阈值电压则增大。
2.随着沟道长度的增加，阈值电压上升，为什么？
答：增大ratio的值，会在一定程度上增加沟道的宽度，要形成反型层需要更多的吸引更多的电子，因此需要更大的门极电压，因此阈值电压会增大。
五、IGBT各项参数对导通压降的影响
1.随着N-区漂移区掺杂浓度的增加，PT-IGBT的正向导通压降下降，为什么？
答：提高N-区的掺杂浓度，会降低漂移区的电阻，因此正向导通电阻下降。
2.随着沟道长度的增加，阈值电压上升，为什么？
答：增大ratio的值，会在一定程度上增加沟道的宽度，要形成反型层需要更多的吸引更多的电子，因此需要更大的门极电压，因此阈值电压会增大。
3.随着P区掺杂浓度增加，正向导通压降上升，为什么？
答：P+区浓度越高，形成强反型沟道就需要越高的门极电压，假设沟道处于开启状态，因此在同等的门极电压下掺杂浓度越高，形成的强反型层浓度就越低，进而导致沟道的电阻就越高，因此导致正向导通压降升高。
六、IGBT各项参数对击穿电压的影响
1.随着N-漂移区掺杂浓度的增加，PT-IGBT的正向阻断电压下降，为什么？
答：N-区浓度增加，导致在基区的载流子增多，于是当阻断时施加电压更容易发生雪崩击穿，因此击穿电压下降。

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