IGBT的輻照效應(yīng)仿真分析與加固研究.pdf

1、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)以其優(yōu)良的頻率特性和控制能力成為電力電子技術(shù)領(lǐng)域廣泛關(guān)注的對(duì)象。其具有的MOS柵和雙極型晶體管混合結(jié)構(gòu)使得其具有了更好的導(dǎo)通壓降、開(kāi)關(guān)頻率折中特性，更低的器件損耗和更好的安全工作區(qū)（SOA）使得IGBT成功具有了良好的控制能力和導(dǎo)通電導(dǎo)調(diào)制的綜合優(yōu)點(diǎn)。然而，功率器件普遍存在抗輻照性能較差的情況，嚴(yán)重影響到該類器件在輻照環(huán)境中的應(yīng)用。本文針對(duì)性的研究了IGBT及

2、其部分衍生結(jié)構(gòu)的抗輻照特性，涉及的輻照損傷機(jī)理包含單粒子和總劑量效應(yīng)。
　　首先，本文介紹了輻照的基本原理和 IGBT幾種基本結(jié)構(gòu)，針對(duì)輻照可能對(duì)IGBT電學(xué)特性的影響做了說(shuō)明，并闡述了總劑量效應(yīng)和單粒子效應(yīng)的TCAD仿真方法。
　　其次，本文用線性能量轉(zhuǎn)移值LET（Linear Energy Transfer）來(lái)模擬單粒子入射對(duì)器件的作用，將對(duì)應(yīng)的參數(shù)導(dǎo)入 TCAD中進(jìn)行單粒子輻照仿真，分析了阻斷態(tài)下單粒子入射的情形，研究

3、了單粒子入射后電子空穴對(duì)的產(chǎn)生和再分布過(guò)程，并基于此比較了NPT-IGBT、PT-IGBT、Trench-IGBT抗單粒子輻照的能力，隨后通過(guò)仿真探究了局部降低載流子壽命（LCLCR：Low Carrier Lifetime Control Region）對(duì)于IGBT元胞抗單粒子效應(yīng)的影響，并基于上述研究分析了可能的抗單粒子輻照加固方案，將總劑量效應(yīng)對(duì)器件的影響轉(zhuǎn)化為量化的對(duì)氧化層和界面態(tài)的影響，并將相關(guān)參數(shù)應(yīng)用于TCAD仿真軟件中。<