skV非對稱GCT的高溫特性分析與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、門極換流晶閘管（GCT）是在門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種新型大功率半導(dǎo)體器件，有廣闊的應(yīng)用前景，但目前在國內(nèi)尚未商品化。由于IGCT器件通常工作在高壓和大電流下，產(chǎn)生的高功耗使其結(jié)溫升高，導(dǎo)致器件的特性退化，無法穩(wěn)定、可靠地運行。所以，研究IGCT器件的高溫特性非常重要。
　　本文在分析GCT的結(jié)構(gòu)、原理和常溫特性的基礎(chǔ)上，針對功率器件工作的特殊性，首先建立了高溫特性的分析模型，然后移植到ISE模擬軟件，重點分

2、析了高溫對GCT特性的影響，模擬了高溫下GCT的各項特性。并討論了熱阻對GCT高溫特性的影響，提出改善GCT高溫特性的方法。最后，給出了5kV高壓A-GCI優(yōu)化設(shè)計的結(jié)構(gòu)參數(shù)。主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，簡要地分析了A-GCT器件的結(jié)構(gòu)特點與工作機理。
　　第二，討論了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對A-GCT器件特性的影響，利用ISE軟件模擬了GCT器件在常溫下的各項特性。結(jié)果表明，GCT阻斷電壓(Uβ)主要由兩基區(qū)和緩沖層的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定

3、，透明陽極對其影響較小。通態(tài)壓降(UF)主要由體壓降組成，透明陽極參數(shù)對其有一定的影響。關(guān)斷時間主要與透明陽極區(qū)的參數(shù)和少子壽命有關(guān)。增大少子壽命，可降低通態(tài)壓降，抑制漏電流，但關(guān)斷時間（toff)加長。
　　第三，研究了高溫對GCT器件關(guān)鍵特性參數(shù)的影響。針對GCT器件工作時產(chǎn)生的各種物理效應(yīng)，選取了與實際情況較接近的物理模型參數(shù)，建立了高溫特性的分析模型，移植到ISE模擬軟件，模擬了高溫下器件的靜態(tài)、動態(tài)特性。結(jié)果表明，GCT

4、器件的阻斷電壓隨溫度升高先增加后下降；在高電流密度下GCT正向壓降隨溫度升高而增大；開通和關(guān)斷過程變慢。增大少子壽命，可明恩改善GCT器件的高溫阻斷特性，但會使其關(guān)斷變得更加困難。另外，模擬了熱阻對器件高溫特性的影響，提出了改善GCT高溫特性的方法。最后，給出滿足5kV離壓要求的A-GCT器件優(yōu)化設(shè)計的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　最后，分析了注入效率可控的GCT(IEC-GCT)器件的結(jié)構(gòu)特點和工作機理。利用ISE軟件對IEC-GCT器件的靜