【摘要】：相比于傳統(tǒng)智能功率模塊,單片智能功率芯片具有更低損耗、更小體積及更豐富的控制與保護(hù)功能,廣泛應(yīng)用于各類電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電源應(yīng)用中。SOI-LIGBT(Silicon-On-Insulator Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor)器件具有電流能力大、擊穿電壓高及易于驅(qū)動(dòng)等方面優(yōu)勢(shì),是單片智能功率芯片中的核心開(kāi)關(guān)器件,其反偏安全工作區(qū)決定了單片智能功率芯片及其應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性,提升SOI-LIGBT器件的反偏安全工作區(qū)具有重要意義。本文對(duì)傳統(tǒng)SOI-LIGBT器件進(jìn)行了反偏安全工作區(qū)的測(cè)試評(píng)估,發(fā)現(xiàn)多個(gè)跑道器件并聯(lián)使用后,關(guān)斷的臨界失效電流密度相比于單個(gè)跑道會(huì)大幅減小,導(dǎo)致大電流SOI-LIGBT的反偏安全工作區(qū)不足。本文采用仿真手段對(duì)失效機(jī)理進(jìn)行了研究,還原了失效過(guò)程并解釋了失效的根本原因,研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)多個(gè)跑道器件并聯(lián)使用時(shí),器件兩側(cè)的隔離溝槽會(huì)引起跑道間耗盡速度的差異性,這種非一致耗盡會(huì)引起器件內(nèi)部電流的不均勻分布,導(dǎo)致電流集中在中間位置的跑道并引發(fā)閂鎖。根據(jù)上述研究結(jié)論,本文對(duì)多跑道并聯(lián)型SOI-LIGBT器件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),利用相鄰跑道間的隔離溝槽來(lái)消除跑道間的非一致耗盡行為,確保器件能在較大的電流下成功關(guān)斷并獲得較為理想的反偏安全工作區(qū)。本文設(shè)計(jì)了所優(yōu)化SOI-LIGBT器件結(jié)構(gòu)的工藝流程與版圖布局。流片后的測(cè)試結(jié)果表明:改進(jìn)后的六跑道并聯(lián)型550V厚膜SOI-LIGBT器件能夠獲得450V、2A的反偏安全工作區(qū);相比于傳統(tǒng)器件,其反偏安全工作區(qū)提升了一倍。同時(shí),器件的其他參數(shù)沒(méi)有發(fā)生明顯變化,滿足單片智能功率芯片對(duì)于電流能力與可靠性的需求。
【圖文】：

設(shè)計(jì)的器件能否達(dá)到預(yù)計(jì)的設(shè)計(jì)目標(biāo)至關(guān)重要，作件轉(zhuǎn)化為一系列的幾何圖形，在這一過(guò)程中還要兼流片的概率，，下面介紹具有溝槽隔離的六跑道并聯(lián)發(fā)射極端口續(xù)流二極管第1~6跑道集電極端口柵極端口發(fā)射極集電極 4-8 多跑道并聯(lián)型 550V 厚膜 SOI-LIGBT 器件的版
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN322.8;TN43

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本文編號(hào)：2710282