Premier et second claquages dans les transistors M.O.S.

Abstract

2014 Cet article décrit les mécanismes qui sont à l'origine du phénomène de Second Claquage dans le transistor M.O.S., à savoir l'apparition d'une caractéristique à résistance négative en régime d'avalanche.Dans le cas des transistors à canal N, on montre que le lieu critique de basculement est lié, à bas niveau de courant, à l'« effet substrat » du T. MOS : la modulation du courant de drain est due à la polarisation interne du substrat auto-générée par le courant de porteurs majoritaires créés par ionisation par choc dans la zone pincée du canal de conduction. Le lieu critique qui en résulte, suit une loi en I-D 1/8 dans le plan des caractéristiques de sortie. A plus fort niveau de courant, la possibilité de mise en conduction du transistor bipolaire latéral est prise en compte; elle se traduit par un lieu critique en I-D 1/4. Cette étude est complétée par l'évaluation de l'influence des courants « sous le seuil ». La résolution numérique du système d'équations mises en jeu, permet de rendre compte des différents cas de figures rencontrés dans la pratique; en particulier, l'effet pénalisant de la charge des porteurs injectés au drain, sur la valeur de la tension de maintien après basculement en second claquage, a pu être mis en évidence. Pour terminer, le comportement des structures multi-cellulaires de puissance en régime d'avalanche, est analysé sur la base des mécanismes proposés.

Analysis and compact modeling of a vertical grounded-base n-p-n bipolar transistor used as ESD protection in a smart power technology

“…Indeed, it has been demonstrated above that in the case of the VGBNPN, the avalanche current is mostly generated by a "planar junction" located at the -buried layer boundary. This is a relatively simple theoretical case and we have chosen to extract from the exact resolution of the ionization integral [15], [16] which can be expressed by means of the following equation: (4) where and are constants involved in the expression of the ionization coefficients for electrons and holes [17], respectively, is the effective doping concentration of the collector, and is the collector-base voltage.…”

Le transistor-thyristor métal-oxyde-semiconducteur (T2 MOS)

“…Ceci implique bien sûr de modifier sensiblement la technologie et la structure du T MOS standard pour que celle-ci devienne celle d'un T2 MOS qui aura à fonctionner en régime normal selon le mode T MOS et aura à passer en régime Thy MOS sur la surcharge de courant. L'avantage majeur serait alors celui d'éviter que le T MOS atteigne lors de cette surcharge, la limite la plus critique de son aire de sécurité à savoir le lieu de passage en régime destructif de deuxième claquage [14].…”