IGBT電壓與電荷分布之間的關(guān)系（1）

前面我們基本完成了穩(wěn)態(tài)狀況下，電流（包含電子電流和空穴電流）與電荷分布之間的關(guān)系，下面我們來看看穩(wěn)態(tài)下電壓與電荷分布之間的關(guān)系。

與之前分析邏輯相似，我們只需建立電壓與關(guān)系即可。

摘錄本章第2節(jié)截圖，顯然IGBT導(dǎo)通過程中的電壓構(gòu)成為，

因為導(dǎo)通過程中，耗盡區(qū)(Depletion Area)很窄，所以近似認為0；在《IGBT的MOS結(jié)構(gòu)》中已經(jīng)詳細分析，只需將溝道電阻乘以溝道電流即可，而溝道電流即為，即

其中，A為芯片面積， 為導(dǎo)通情況下，MOS的溝道電阻，表達式如下，

因此，欲建立穩(wěn)態(tài)下，與的關(guān)系，只需建立穩(wěn)態(tài)下與的關(guān)系。下面重點對進行分析。

顯然，由兩個部分構(gòu)成，即BJT發(fā)射極的PN結(jié)結(jié)電壓以及電流流經(jīng)Base區(qū)域的歐姆電壓，定義這兩個電壓為和。在《IGBT中的若干PN結(jié)》中，我們對結(jié)電壓做過推演（也可參考本章(6-14)式），這里直接采用結(jié)論如下，

上式采用了大注入近似條件（ ），（6-25）準(zhǔn)確地建立了與之間的關(guān)系，接下來就只剩下建立與之間的關(guān)系。在推演它們之間的數(shù)理關(guān)系之前，有必要先澄清一個概念，即歐姆電壓的來源。

根據(jù)泊松方程，電壓是電場的積分，電場是電荷的積分，那么N-base區(qū)域為電中性區(qū)域，那么該區(qū)域中不存在凈電荷，那么就不應(yīng)該存在電場，也就不應(yīng)該有電勢差（電壓）那么為什么會有歐姆電壓呢？而且，在擴散方程的建立中，也采用了電中性原則，只計入了擴散電流，未計入電場相關(guān)的漂移電流。

事實上，上述物理描述只對電荷引起的電場和電勢差進行了描述，但還缺少對電荷周期排布所引入的能級電勢差?；仡櫋峨姾勺兓芬徽?，我們分析了半導(dǎo)體中還有因電荷周期排布而存在的能級關(guān)系，以費米能級為特征能級，不同能級相對費米能級的距離（能量差），決定了被電荷占有的概率。

無論是擴散電流還是漂移電流，追溯到本質(zhì)，都可以理解為因費米能級的變化而導(dǎo)致導(dǎo)帶和價帶被電子/空穴占有概率的變化，從而表現(xiàn)出電荷流動的現(xiàn)象。因此，歐姆電壓可理解為N-base區(qū)域的費米能級變化所引入的電勢差。