IGBT - 2

Tiristore parassita

 Nella struttura complessiva di un IGBT sono presenti, oltre a quelli già indicati, altri componenti parassiti. Di conseguenza il circuito equivalente completo è alquanto più complesso rispetto a quello riportato in Fig. 2a come si può notare in Fig. 3 

Fig. 3 Circuito equivalente dell'IGBT completo di componenti parassiti.

 Tra questi componenti il più importante, che costituisce un notevole limite tecnologico, è certamente il transistore parassita NPN che, in combinazione con il PNP dà luogo, all' interno di un IGBT, ad un tiristore parassita. E' estremamente importante che questo tiristore non si inneschi durante il funzionamento del dispositivo onde evitare un passaggio di corrente incontrollato che porterebbe alla distruzione del dispositivo stesso. Per effettuare una breve analisi del fenomeno dell'innesco del tiristore parassita, si consideri l'effetto di un impulso di corrente che arrivi alla base del transistore NPN. Si supponga che le giunzioni substrato_drift e source_body siano polarizzate in diretta e che la giunzione body_drift sia polarizzata in inversa. 
 Indicando, così come rappresentato in Fig.4, con I_A e I_K  rispettivamente, la corrente di anodo e di catodo del tiristore risulta che le correnti che attraversano le giunzioni body_drift sono una di elettroni pari a  a_npn I_K  ed una di lacune pari a a _pnp .I_A. 

Fig. 4 Circuito equivalente e correnti nel tiristore parassita di un IGBT.

 Inoltre, tenuto conto della corrente di dispersione I_L della giunzione body_drift, si ha una corrente anodica complessiva data da: 

                                                               (1) 

tenendo presente che   si ricava: 

                                                                  (2)

Da questa espressione si deduce che se si vuole evitare l'innesco del tiristore parassita, occorre che risulti: 

                                                                                     (3) 

Le considerazioni che è possibile trarre dall' analisi della (3) sono le seguenti:

    Il guadagno del transistore PNP non può essere abbassato troppo, poiché altrimenti ne rimarrebbe penalizzata la portata in corrente e la resistenza del dispositivo nello stato on (a causa di una non completa modulazione della conducibilità della regione di drift). Per ridurre questo guadagno solitamente si droga la regione di drift con atomi di Pt che fungono da centri di ricombinazione  (life _time_killer).