|
การแลตช์ใน IGBT
 นอกจากโฮลส่วนใหญ่ที่รวมกับอิเล็กตรอนภายใต้บริเวณ
n- แล้ว ยังมีกระแสโฮลบางส่วนที่ไหลข้ามบริเวณ n- เข้าสู่บริเวณชั้นบอดี้
p โดยตรงผลของกระแสโฮลนี้ทำให้เกิด แรงดันตกคร่อมความต้านทานข้างเคียง (Interal
resistance) ดังในรูปที่ 4 ถ้าแรงดันนี้มีค่ามากพอคือประมาณ 0.7 โวลต์ จะทำให้รอยต่อ
J3 ได้รับไบแอสตรงเป็นผลให้อิเล็กตรอน จากบริเวณซอร์ส n+ ถูกฉีดเข้าไปในชั้นบอดี้
p
รูปที่ 4 ทิศทางการไหลของอิเล็กตรอนและโฮลในขณะนำกระแส
ถ้าดูจากวงจรสมมูลในรูปที่
6 (ค) จะหมายถึงขาเบสและอิมิตเตอร์ของทรานซิสเตอร์เอ็นพีเอ็น ได้รับแรงดันไบแอสตรงส่งผลให้ไทริสเตอร์
ซึ่งแฝงอยู่ในโครงสร้างของIGBT อยู่ในสภาวะแลตช์การนำกระแส ทำให้ที่ขาเกตไม่สามารถควบคุมปริมาณของกระแสเดรนนี้จะขึ้นอยู่กับตัวต้านทานที่นำมาต่อในวงจรภายนอก
ถ้าหากมีการแลตช์เกิดขึ้นเป็นเวลานาน อาจทำให้ IGBT เสียหายได้ เพราะมีการสูญเสียกำลังงานเกินค่าพิกัดที่ทนได้
ส่วนใหญ่หรือเป็นมาตรฐานคู่มือของผู้ผลิต
มักจะมีการบอกค่ากระแสเดรนสูงสุด ที่สามารถไหลผ่าน IGBT ได้โดยยังไม่เกิดการแลตช์ขึ้น
(Idm) แต่เนื่องจากกระแสเดรน ถูกกำหนดหรือควบคุมโดยตรง จากแรงดันระหว่างขาเกตกับซอร์ส
บางครั้งคู่มือจึงบอกค่าแรงดันระหว่างเกตและซอร์สสูงสุด ที่จะไม่ทำให้เกิดการแลตช์แทนการบอกค่ากระแสเดรน
สูงสุด (Idm)
การแลตช์ที่กล่าวถึงข้างต้นเรียกว่าการแลตช์ใน
โหมดสแตติก เพราะเกิดขึ้นเมื่อกระแสที่ไหลในสภาวะนำกระแส มีค่าเกิน Idm แต่ลักษณะการแลตช์นี้อาจเกิดขึ้นได้
เรียกว่าใน โหมดไดนามิก ซึ่งจะเกิดขึ้นเมื่อมีการเปลี่ยนการทำงาน จากสภาวะนำกระแสเข้าสู่สภาวะหยุดนำกระแสได้ด้วย
บางครั้งการแลตช์นี้อาจเกิดขึ้นได้แม้ว่ากระแสเดรน ขณะนำกระแส ยังมีค่าต่ำกว่าค่า
Idm ก็ตามทั้งนี้เพราะเมื่อ IGBT เริ่มหยุดนำกระแส กระแสเดรนจะตกลงอย่างรวดเร็วรอยต่อ
J2 จะต้องรับแรงดันย้อนกลับที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเช่นกัน
ผลที่เกิดขึ้นจะทำให้บริเวณปลอดพาหะขยายบริเวณชั้นบอดี้
P โดยเฉพาะจะขยายบริเวณ n- มากกว่า เพราะมีความหนาแน่นของการโด๊ปต่ำกว่า
การขยายบริเวณปลอดพาหะอย่างรวดเร็ว จะทำให้โฮลที่ค้างอยู่ในบริเวณ n- ขณะนำกระแสและยังไม่ได้รวมกับอิเล็กตรอนหลุดรอดจากการขัดขวางของบริเวณรอยต่อพาหะ
เข้าไปสะสมอยู่ในบริเวณรอยต่อ J2 เป็นการเพิ่มกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานข้างเคียงให้สูงขึ้น
ทำให้ไทริสเตอร์ภายใน IGBT เกิดการแลตช์ขึ้นได้ เมื่อเกิดการแลตช์ขึ้นแรงดันตกคร่อมขาซอร์สและเดรนขณะนำกระแส
จะมีค่าต่ำกว่าระดับปกติ นอกจากนี้การแลตช์ยังสามารถเกิดขึ้นได้อีก ในขณะที่กระแสเดรนยังมีค่าต่ำกว่า
Idm อยู่ได้เช่นกัน
|
