功率器件結(jié)終端結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證.pdf

1、每一項(xiàng)電力電子新技術(shù)的出現(xiàn)和新裝置的誕生都是以新型電力半導(dǎo)體器件的問世為契機(jī)。因此,電力半導(dǎo)體器件是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)和使其發(fā)展的強(qiáng)大動力。功率MOS器件、IGBT及門極換流晶閘管(GCT)作為新型電力半導(dǎo)體器件,在電力電子領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。這些功率半導(dǎo)體器件的耐壓能力則是衡量其發(fā)展水平的一個(gè)非常重要的標(biāo)志。為了提高其耐壓能力及其穩(wěn)定性,需要對器件終端結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。
　　本文針對600V功率MOSFET和4500V波

2、狀基區(qū)GCT器件,分別對淺結(jié)器件和深結(jié)器件的終端結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。利用ISE-TCAD仿真軟件對這些終端結(jié)構(gòu)耐壓機(jī)理及其擊穿特性進(jìn)行了分析研究,提取了合適的終端結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　首先,分析了影響器件擊穿電壓的主要因素,綜述了結(jié)終端技術(shù)的發(fā)展。從理論上分析了常用的各種平面結(jié)終端、臺面結(jié)終端及復(fù)合終端結(jié)構(gòu)的耐壓機(jī)理,給出了結(jié)終端結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。
　　第二,針對淺結(jié) VDMOS器件,設(shè)計(jì)了三種角度型深槽終端結(jié)構(gòu),并對其擊穿狀態(tài)下的電場

3、分布、耗盡層展寬進(jìn)行了模擬,研究了其耐壓機(jī)理和擊穿特性。所設(shè)計(jì)的三種不同角度的深槽終端結(jié)構(gòu),其理論模擬值結(jié)果可以達(dá)到平行平面結(jié)擊穿電壓的100％,并根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有工藝條件,對深槽刻蝕進(jìn)行了驗(yàn)證性試驗(yàn)。
　　第三,針對深結(jié)GCT器件,提出了階梯形結(jié)延伸平面終端結(jié)構(gòu)、場限環(huán)與磨角臺面組合結(jié)構(gòu)及階梯形溝槽-場限環(huán)三種新的復(fù)合終端結(jié)構(gòu),并對其耐壓機(jī)理和擊穿特性、工藝實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了分析、對比。模擬結(jié)果表明,所提出的三種復(fù)合終端結(jié)構(gòu)均可以達(dá)到體