Abb. 4.3 zeigt einen typischen Strom-Spannungs-Zusammenhang, in dem
sog. latchback oder snapback aufgrund eines sekundären
Bipolardurchbruchs auftritt. Es kommt zu einer plötzlichen Verminderung
der Drainspannung bei steigendem Drainstrom. Der Drainstrom kann explodieren
und bis zur Zerstörung des Bauelements führen. Dieses Phänomen wird in
[51] genau untersucht. Es steht im Gegensatz zum sekundären
Durchbruch in Bipolartransistoren kaum mit thermischen Prozessen oder der
Pulsweite im gepulsten Betrieb (zumindest bis zu Pulsweiten von 
)
in Zusammenhang.
Abbildung 4.3: Schematische Darstellung des
Basiswiderstands und typische
-Kurve eines DMOS-Transistors bei sekundärem Bipolardurchbruch.
Durch Messungen an einem DMOS-Transistor mit einer getrennten Kontaktierung
von Source und 
-body wurde in [51] gezeigt, daß dieser
Effekt vom nicht vernachlässigbaren -body-Widerstand herrührt.
Zuerst wurde durch Messung von Strom und Spannung des -body-Kontakts bei verschiedenen externen Widerständen an diesem Kontakt
der interne -body-Widerstand bestimmt und danach gezeigt, daß für
verschiedene Drainströme dieser Durchbruchsmechanismus immer bei einer
Spannung von ca. 
in der Nähe des Kanals
einsetzt. Dies ist ein deutliches Indiz dafür, daß es sich um einen
Bipolareffekt handelt.
Anschaulich kann dies leicht aus dem linken Bild von Abb. 4.3 erklärt
werden. Im Fall von Trägergeneration aufgrund eines hohen Felds im Kanal
des Transistors kommt es zu einem ,,Bulkstrom`` [93][116].
Dieser Löcherstrom fließt vom Kanalbereich lateral zur Kontaktierung des
-bodies. Durch den nicht vernachlässigbaren Widerstand des -bodies kommt es zu einer Erhöhung des Potentials des -bodies in der
Nähe des Kanals. Erreicht dieses Potential etwa 
- 
, dann
werden vom Sourcegebiet (dem Emitter des aus Driftzone, Kanal und
Sourcegebiet gebildeten parasitären Bipolartransistors) Elektronen in den
-body injiziert, der parasitäre Bipolartransistor wird
eingeschaltet, und die Drain-Source-Spannung des DMOS-Transistors springt
auf einen Wert, der der Durchbruchspannung des Bipolartransistors bei
offener Basis 
entspricht. Diese ist i.a. geringer als die
Drainspannung 
, bei der der parasitäre Bipolartransistor
eingeschaltet wird (siehe Abb. 4.3). Ohne diesen sekundären
Bipolardurchbruch könnte der Übergang -body-Driftgebiet eine
Spannung von 
aufnehmen, die etwa der Durchbruchspannung eines
Bipolartransistors bei offenem Emitter entspricht. wird durch
das Einsetzen von Lawinengeneration im gesperrten 
-Übergang zwischen
Kollektor und Basis bestimmt. Der Zusammenhang zwischen und
kann folgendermaßen bestimmt werden [116]:
Den Ladungsträgergenerationsfaktor 
des Basis-Kollektor-Übergangs eines
Bipolartransistors kann man durch
abschätzen, wobei die Konstante 
für Elektronen ist.
ist die über den -Übergang abfallende Spannung. Im Fall der
offenen Basis ist der Emitterstrom gleich dem Kollektorstrom. Unter
Zuhilfenahme der Faktors 
,
der sog. common-base-Stromverstärkung kann man den Emitterstrom
anschreiben als:
ist der sehr kleine Kollektorsättigungsstrom,
wird mit dem Faktor am Basis-Kollektor-Übergang verstärkt
und ergibt den Kollektorstrom:
Für 
kommt es zum Durchbruch:
Setzt man die Bedingung 
in Gleichung 4.1 ein, so
erhält man mit 
:
Ist nun 
(dies ist i.a. der Fall), dann ist
wesentlich geringer als .
Zur Abschätzung von berücksichtigt man die
Ladungsträgermultiplikation in der Basis-Kollektor-Sperrschicht in der
Formel für den Basisstrom, zur Vereinfachung werden aber 
und 
vernachlässigt:
Der Emitterstrom wird durch die Basis-Emitter-Spannung gesteuert. Dies ist
die am Basiswiderstand 
abfallende Spannung 
:
Aus Gleichung 4.6 und Gleichung 4.7 folgt mit 
:
Diese transzendente Gleichung für wird durch eine Reihenentwicklung
erster Ordnung des Exponentialausdrucks nach angenähert und kann dann
aufgelöst werden:
Die snapback-Spannung ist erreicht, wenn (mit Gleichung 4.1 für
eingesetzt)
gilt. Damit kann errechnet werden zu:
Damit zeigt sich, daß die snapback-Spannung bei steigendem Basiswiderstand kleiner wird. Deshalb ist der Basiswiderstand möglichst klein zu machen.
