高di-dt的IGBT的分析與設計.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的快速增長,工業(yè)水平的逐步提高,在國家政策的支持下,半導體行業(yè)特別是電力電子技術得到了迅猛發(fā)展。其中,絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)以其獨特的優(yōu)勢,在功率半導體領域快速發(fā)展。并且IGBT越來越趨向于小型化、智能化。但是,目前IGBT的市場特別是消費類電子產(chǎn)品,如汽車電子等,完全被國外半導體公司所壟斷。我國急需加快研究步伐,縮短差距。
　　本文基于與國內(nèi)某半導體公司的合作項目,研究一種具有高電流變化率(di/dt)控制能

2、力的IGBT,它主要應用于汽車點火系統(tǒng)中。通過本研究能為后續(xù)相關產(chǎn)品提供一定的參考意義。高di/dt的IGBT的主要設計指標為,閾值電壓1.5V~2.2V,正向耐壓500V以上,導通壓降1V~1.3V,非鉗位感性負載開關(UIS)測試下的單脈沖雪崩能量大于300mJ,反向阻斷電壓大于30V。
　　本文的主要工作:
　　1,對IGBT的發(fā)展進行了簡單介紹,介紹了高di/dt的IGBT所應用的汽車點火領域的國內(nèi)外基本情況。對IG

3、BT的基本工作原理和開關過程進行介紹。由于應用于汽車點火系統(tǒng)的高di/dt的IGBT需要比一般IGBT更大的安全工作區(qū),著重分析了IGBT開啟和關斷時的安全工作區(qū),提出了一些提高安全工作區(qū)的方法。分析了IGBT的di/dt的影響因素以及提出了提高IGBT對di/dt控制能力的可行方法。
　　2,簡單介紹了應用了高di/dt的IGBT的汽車點火系統(tǒng)的基本組成和發(fā)展,分析了IGBT作為點火開關器件的優(yōu)勢以及工作原理。提出了點火IGBT

4、的基本要求和所需要的可靠性參數(shù),特別是抗非鉗位感性負載開關(UIS)的能力。
　　3,通過大量仿真和優(yōu)化,設計了高di/dt的IGBT的工藝流程、元胞結構及參數(shù)、終端結構,仿真基本達到了設計指標的要求。版圖設計采用了發(fā)射極鎮(zhèn)流電阻(EBR)結構來提高電流控制能力。最后,通過對成功流片后的IGBT進行了靜態(tài)參數(shù)的測試,測試結果基本符合要求,具體情況為:閾值電壓1.8V,反向阻斷電壓37V,正向耐壓合格。對動態(tài)特性的測試由于測試儀器的