本文關(guān)鍵詞： CIGBT 條紋集電極 通態(tài)壓降 關(guān)斷功耗　出處：《大連理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：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(xiàng)技術(shù)的研究熱點(diǎn)。CI GBT (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(xì)分析了器件的工作原理,然后通過對(duì)傳統(tǒng)CIGBT器件集電極區(qū)結(jié)構(gòu)的改進(jìn),設(shè)計(jì)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(dòng)對(duì)器件電學(xué)特性的影響,最終確定器件各個(gè)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(jì)器件工藝仿真流程并進(jìn)行工藝仿真,得到所設(shè)計(jì)的器件。最后對(duì)得到的條紋集電極CIGBT進(jìn)行器件電學(xué)特性仿真,得到器件的靜態(tài)電學(xué)特性、動(dòng)態(tài)電學(xué)特性以及關(guān)斷過程中各階段器件內(nèi)部的載流子濃度分布、電場(chǎng)和電勢(shì)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(jī)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5 V,門極電壓15V時(shí)正向通態(tài)壓降為2.1 V,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(dòng)態(tài)電學(xué)特性仿真得到所設(shè)計(jì)器件的關(guān)斷功耗為400 mJ,器件關(guān)斷過程中,載流子更容易通過勢(shì)壘較低的P-集電極區(qū),從而減小了器件的關(guān)斷功耗。研究結(jié)果顯示,改進(jìn)后的條紋集電極CIGBT擁有優(yōu)良的器件電學(xué)特性,器件的晶閘管載流子輸運(yùn)特性可以有效減小器件的通態(tài)壓降,而條紋集電極結(jié)構(gòu)可以減小器件的關(guān)斷功耗。
[Abstract]:On the basis of the basic structure and working principle of CIGBT , this paper analyzes the working principle of the device and analyzes the effect of the structure parameters of the device on the device ' s electrical characteristics . The results show that the improved fringe collector CIGBT has good device electrical characteristics , and the transistor carrier transport characteristics of the device can effectively reduce the state voltage drop of the device , and the stripe collector structure can reduce the power - off power consumption of the device .

【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN303

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本文編號(hào)：1466097