條紋集電極CIGBT器件仿真與特性研究.pdf

1、功率半導(dǎo)體器件作為電力電子技術(shù)的核心單元，是此項技術(shù)的研究熱點。CIGBT(Clustered Insulated Gate Bipolar Transistor)是一種MOS結(jié)構(gòu)控制寄生晶閘管結(jié)構(gòu)導(dǎo)通與關(guān)斷的功率半導(dǎo)體器件，具有輸入阻抗大、通態(tài)壓降低、抗短路特性好、開關(guān)速度快等優(yōu)良的器件特性，高耐壓工作條件下依舊擁有較小的通態(tài)壓降與開關(guān)功耗，十分適合應(yīng)用于大功率領(lǐng)域。
　　本文依據(jù)CIGBT的基本器件結(jié)構(gòu)，詳細分析了器件的工作原

2、理，然后通過對傳統(tǒng)CIGBT器件集電極區(qū)結(jié)構(gòu)的改進，設(shè)計出耐壓為2500 V的條紋集電極CIGBT。根據(jù)條紋集電極CIGBT的器件基本結(jié)構(gòu)和工作原理，分析器件各部分結(jié)構(gòu)的作用，仿真分析各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)變動對器件電學(xué)特性的影響，最終確定器件各個結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)值。根據(jù)器件的結(jié)構(gòu)以及得到的器件參數(shù)最優(yōu)值，設(shè)計器件工藝仿真流程并進行工藝仿真，得到所設(shè)計的器件。最后對得到的條紋集電極CIGBT進行器件電學(xué)特性仿真，得到器件的靜態(tài)電學(xué)特性、動態(tài)電學(xué)特

3、性以及關(guān)斷過程中各階段器件內(nèi)部的載流子濃度分布、電場和電勢分布，分析器件的導(dǎo)通狀態(tài)下的電學(xué)特性以及條紋集電極結(jié)構(gòu)減小器件關(guān)斷功耗的機理。
　　通過器件靜態(tài)電學(xué)特性仿真得到條紋集電極CIGBT最大正向阻斷電壓為3020 V，閾值電壓為5V，門極電壓15V時正向通態(tài)壓降為2.1V，器件擁有晶閘管導(dǎo)通特性以及飽和輸出電流特性，導(dǎo)通壓降擁有正溫度系數(shù)。器件動態(tài)電學(xué)特性仿真得到所設(shè)計器件的關(guān)斷功耗為400mJ，器件關(guān)斷過程中，載流子更容易通