The reverse voltage limit of planarpn-junctions with field-plates

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High Voltagepn-Junctions are often equipped with a fieldplate to improve the blocking capability. The upper limit for this improvement, however, is still unknown. In this paper the upper limit for the blocking capability of field-plate structures is calculated, using an analytical model and two-dimensional numerical simulation. Based on scaled ionization integrals it is shown, that the ratio of the blocking voltage of a field-plate structure and the abrupt plane junction depends on a set of normalized geometrical parameters and a set of normalized physical parameters. Moreover it is found, that the blocking voltage can be calculated in scaled units. The results can be applied to a wide range of doping concentrations of the substrate layer.

Übersicht

Um die Sperrfähigkeit hochsperrenderpn-Übergänge zu verbessern, werden oftmals Feldplattenstrukturen eingesetzt. Ziel dieses Beitrages ist es, unter Verwendung analytischer Modelle und numerischer Simulation, die Sperrspannungsgrenze für Feldplattenstrukturen zu bestimmen. Ausgehend von einem skalierten Ionisierungsintegral wird gezeigt, daß das Verhältnis aus der Durchbruchspannung einer Feldplattenstruktur und der Durchbruchspannung des abrupten planparallelenpn-Übergangs von einer Anzahl normierter geometrischer und materialspezifischer Parameter abhängt. Durch die Einführung normierter Größen sind die Ergebnisse in einem weiten Bereich der Substratdotierung anwendbar.