02-01-Part-3-温度对静态特性的影响

图 1-1：常温和高温下的 pin 二极管静态特性曲线

温度对静态特性曲线的影响如图 1-1 所示：

• 黑线代表室温下的曲线，红线代表高温下的曲线
• 一三象限分别展示了正向和反向的静态曲线。其中，第一象限展示了两种不同工艺二极管的正向特性曲线：
  • 虚框代表铂注入的二极管
  • 无框的曲线是 CAL 二极管
• 第二象限展示了几个基本物理量和温度的变化关系。

要想画出高温下静态的曲线，需要确定以下几个物理量随温度的变化：

• 截止电压
• 反向饱和电流
• 结电压
• 漂移电压

这些物理量我们已经在前面的学习中给出：

至于截止电压和温度的关系用公式不太好表示。但是从雪崩击穿的原理上可以解释如下：

1. 随着反向电压升高，载流子在不断加强的电场中会以足够的动能碰撞束缚的价电子，实现电子空穴对
2. 自由移动的电子继续碰撞其他的产生更多的电子空穴对，这种一推二，二推四的效应类似雪崩一样，最终导致漏电流过大击穿二极管。
3. 而温度升高导致晶格散射加强，载流子迁移率下降，从而导致平均自由程变短，碰撞能量变小，最终导致击穿电压变大。

根据以上公式和解释，我们就可以确定这四个物理量随温度的变化，从而画出高温下的静态特性曲线。

特别地，对于正向特性曲线，如果是铂注入的二极管，那么其载流子寿命占据主导地位，温度对迁移率的影响可以忽略不计。那么随着温度的升高， 减小，相同电压下，高温的电流更大，展现出正温度系数（Positive Temperature Coefficient）。这种工艺虽然减小了导通损耗，但在多个二极管并联时却很少使用，原因如下：

1. 因为实际做工的误差，我们不能保证并联的每个二极管的正向压降是完全相同的
2. 而并联时，更多的电流流向压降低的二极管，从而增加其通态损耗
3. 通态损耗进一步使二极管加热， 进一步减小，最终形成正向反馈

而对于改善工艺的 CAL 二极管，在低电流密度时， 由载流子寿命主导；高电流密度下由迁移率主导。此时相同电压下，高温的电流低于常温，呈现出负温度系数（Negative Temperature Coeffient）。