1200V高雪崩耐量IGBT器件研究及優(yōu)化設計.pdf

1、絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)被廣泛應用于變頻器、電機驅動、開關電源等系統(tǒng)中。在這些應用系統(tǒng)中，IGBT常工作在非鉗位感性負載電路中，持續(xù)的雪崩狀態(tài)極易導致器件發(fā)生失效，因此研究IGBT器件雪崩失效機理，設計高雪崩耐量IGBT器件具有重要意義。
　　本文首先研究了IGBT器件原胞區(qū)雪崩失效機理，理論分析表明，器件原胞區(qū)在雪崩過程中存在著表面寄生三極管的開啟和電流局

2、部集中等兩種失效機理，本文分別通過降低基區(qū)電阻Rbase和降低集電極P+摻雜濃度提高原胞區(qū)雪崩耐量;接著重點研究IGBT器件焊盤區(qū)雪崩失效機理，理論分析和仿真驗證表明，空穴極易在IGBT器件的焊盤區(qū)下方形成積累，這部分空穴增加了該區(qū)域雪崩過程中的雪崩電流密度，容易導致器件在焊盤區(qū)域提早發(fā)生雪崩失效。為了提高器件焊盤區(qū)雪崩耐量，增加器件可靠性，本文設計了一種焊盤區(qū)具有P型柱的1200V高雪崩耐量IGBT器件，新結構的IGBT特征在于在傳統(tǒng)

3、柵極焊盤下方引入低摻雜P型柱，通過減小了焊盤區(qū)的空穴在基區(qū)輸運的長度，使得空穴更容易經(jīng)過P型柱流走，從而有降低器件正向導通和雪崩時柵極焊盤區(qū)下方的空穴密度，增加了柵極焊盤區(qū)的雪崩耐量;本文同時對P型柱的工藝參數(shù)進行設計，使得器件焊盤區(qū)的雪崩耐量和耐壓都滿足器件設計指標。
　　仿真結果表明，論文所設計的IGBT器件的雪崩耐量從傳統(tǒng)結構的5.52J增加到8.94J，提高了60％。此外，新結構的導通壓降為1.58V，電流能力達到20A，