本文選題：絕緣柵雙極型晶體管　切入點：NPT型　出處：《東南大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)以其高耐壓、低功率損耗、導通電阻小、大電流以及易于控制和驅動等優(yōu)點,被廣泛應用于電力電子領域,是如今最重要的新型功率半導體器件之一。NPT型IGBT作為IGBT器件的杰出代表,具有高可靠性以及正溫度系數,正成為IGBT的發(fā)展熱點。以及相比于國內尚不成熟的FS型IGBT生產技術,NPT型器件的工藝技術相對容易。因此,研究和優(yōu)化NPT型IGBT有極大的現實意義。本文分析了NPT型IGBT的基本工作原理,闡述了器件閾值電壓、導通電流、通態(tài)壓降、導通電阻、擊穿電壓以及關斷時間的基本分析表達式,揭示了這些電學特性參數與器件元胞尺寸和摻雜濃度分布的關系。同時,本文旨在設計出一款具有較小柵極寄生電容的NPT型IGBT器件,使其能夠替代國外的同類產品。因此,在普通平面柵器件的基礎上,本文采用分柵方案來設計NPT型IGBTo根據理論分析,利用仿真軟件TSUPREM4、MEDICI分別對分柵NPT型IGBT的工藝流程和電學特性進行了仿真研究。仿真內容包括針對該分柵結構的柵長、分柵距離、背面離子注入、JFET調整注入以及如何抑制寄生晶閘管效應的研究,得出了最佳參數的范圍,為具體的器件設計提供依據。最后,在理論分析和仿真結果的基礎上,依據設計指標,完成了25A/1200V分柵NPT型IGBT器件的設計,包括N-基區(qū)濃度和厚度、P阱結深、柵長、分柵距離、N+發(fā)射區(qū)橫向長度和濃度、背面離子注入劑量以及終端結構的確定和工藝流程的設計。并且給出了芯片面積和版圖的設計方案,利用CADENCE軟件給出了具體的版圖設計。最終的仿真結果表明,該器件耐壓為超過1200V,閩值電壓為3.1V,等效輸入電容Cies、等效輸出電容Coes和轉移電容Cres分別為1222pF、132pF、22pF。與仙童公司的產品FGA25N120AND相比寄生電容明顯下降。
[Abstract]:IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is widely used in the field of power electronics due to its advantages of high voltage resistance, low power loss, small on-resistance, high current and easy control and drive. NPT type IGBT is one of the most important new power semiconductor devices. As an outstanding representative of IGBT devices, it has high reliability and positive temperature coefficient. It is becoming the hot spot of IGBT development, and compared with the immature FS type IGBT production technology, the process technology of NPT type device is relatively easy. It is of great practical significance to study and optimize NPT type IGBT. In this paper, the basic working principle of NPT type IGBT is analyzed, and the basic analytical expressions of threshold voltage, on-current, on-state voltage drop, on-resistance, breakdown voltage and turn-off time are described. The relationship between these electrical characteristic parameters and cell size and dopant concentration distribution is revealed. At the same time, a NPT type IGBT device with small gate parasitic capacitance is designed to replace the similar products from abroad. On the basis of common planar gate devices, this paper designs NPT type IGBTo based on theoretical analysis. Simulation software TSUPREM4 / Medici is used to simulate the process flow and electrical characteristics of NPT type IGBT. In this paper, the optimal parameters range of JFET and how to suppress the parasitic thyristor effect are obtained. Finally, on the basis of theoretical analysis and simulation results, the optimal parameters are obtained. The design of 25A / 1200V gate NPT IGBT device has been completed, including the concentration and thickness of N base region, the depth of P well junction, the gate length, the transverse length and concentration of N emission region. The design scheme of chip area and layout is given, and the specific layout design is given by using CADENCE software. The final simulation results show that, The device has a withstand voltage of more than 1200 V, a threshold voltage of 3.1 V, an equivalent input capacitor Cies, an equivalent output capacitance of Coes and a transfer capacitance of Cres of 1222 pFU 132pFN 22pF, respectively. The parasitic capacitance of the device is obviously decreased compared with Xiantong's product FGA25N120AND.
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN322.8

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本文編號：1591382