逆導(dǎo)型絕緣柵雙極型晶體管（RC-IGBT）在從單極性導(dǎo)通模式切換至雙極性導(dǎo)通模式的過程中,存在特有的電壓回跳現(xiàn)象,影響了器件的可靠性,增大了開關(guān)損耗。此處對(duì)RC-IGBT的導(dǎo)通過程進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析,針對(duì)造成電壓回跳現(xiàn)象的橫向電子電流,使用微元法建立了電流微分模型,提出了一種通過優(yōu)化器件底面布局來抑制電壓回跳的解決策略,并給出了增加并聯(lián)MOSFET單元數(shù)量、適當(dāng)減小N⁺短路區(qū)長(zhǎng)度、調(diào)整N⁺短路區(qū)位置等具體實(shí)施方案。該研究利用Silvaco TCAD仿真軟件,結(jié)合半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝,實(shí)現(xiàn)了實(shí)物RC-IGBT芯片的無回跳輸出特性,有力驗(yàn)證了所提抑制策略的有效性,為RC-IGBT的設(shè)計(jì)提供了有價(jià)值的參考。 

【文章來源】：電力電子技術(shù). 2020年07期 北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

圖３多單元ＲＣ－１ＧＢＴ器件結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?３?Ｄｅｖｉｃｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＲＣ－ＩＧＢＴ?ｗｉｔｈ?ｍｕｌｔｉｐｌｅ?ｃｅｌｌｓ??

響，仿真器件采用５單元并??聯(lián)結(jié)構(gòu)，且以Ｐ＝?１：３。??０?１０?２０?３０?４０??職Ｖ??圖５不同ＺＮ：ＺＰ的導(dǎo)通曲線對(duì)比??Ｆｉｇ．?５?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｔｕｒｎ－ｏｎ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｌＮ＇ｌＰ??可以看出，回跳電壓值Ａｆ／ｊ與ＺＮ：ＺＰ的比值成??１２６??圖５仿真了＾和４對(duì)電壓回跳現(xiàn)象的影響，??仿真器件采用６單元并聯(lián)結(jié)構(gòu)，且Ｎ＋短路區(qū)處于??器件底部的中央位置。??〇??－２０?２０?６０?１００??ｆ／ＣＥ／ｖ??圖４導(dǎo)通曲線對(duì)比??Ｆｉｇ．?４?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｔｕｍ－ｏｎ?ｃｕｒｖｅｓ??ＭＯＳＦＥＴ單元寬度８２?ｐｍ；Ｐ基區(qū)深度３?｜ｘｍ；Ｎ＋源??區(qū)摻雜濃度ｌｘｌＧＰｃｎｒｙＰｈｏｓｐｈｏｒｈＮ緩沖層厚度??２?｜ｘｍ；Ｐ?基區(qū)摻雜濃度?ｌｘｌ０１６Ｃｒｒｒ３（Ｂ〇ｒ〇ｎ）；Ｎ?緩沖??層摻雜濃度５ｘｌ０１６ｃｍ－３（Ｐｈｏｓｐｈ〇ｒ）；Ｎ漂移區(qū)摻雜??濃度?ｌｘｌ０１４ｃｎＴ３（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ）；Ｐ＋注入層厚度?１?｜ｘｍ；??Ｐ＋源區(qū)摻雜濃度１?ｘ?１０２０?ｃｍ－３?（?Ｂｏｒｏｎ?）?；?Ｐ＋注入層摻雜??濃度?１?ｘｌＯ２０?ｃｒｒＴ３（Ｂｏｒｏｎ）；門極電壓［４＝１０?Ｖ；?Ｎ＋短??路區(qū)摻雜濃度ｌｘｌＯ２０?ｃｍ－３（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ）；Ｎ＋短路區(qū)厚??度ｌｉｘｍ。為了定量判斷電壓回跳現(xiàn)象的嚴(yán)重程??度，將測(cè)量輸出特性曲線中回折部分水平反向的??電壓差值Ａｔ／』作為參考依據(jù)。??研宄了器件頂部Ｍ０ＳＦＥＴ單元的數(shù)量對(duì)電壓??回跳現(xiàn)象的影響，改變并聯(lián)Ｍ０ＳＦＥＴ單元數(shù)量的??同時(shí)，始終保持Ｗｐ?＝?１：３，且Ｎ噸

全消除。??正比例關(guān)系，當(dāng)ＺＮ相對(duì)ＺＰ較小時(shí)乂集中流向Ｎ＋??短路區(qū)，來自Ｎ漂移區(qū)的電子會(huì)在Ｎ＋短路區(qū)處累??積，增大了集電極等效電阻私，對(duì)抑制電壓回跳??有一定的幫助，這與電流微分模型中的理論推導(dǎo)??相符。然而，較短的短路區(qū)同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致器件??的反向?qū)娮柙龃�，反向恢�?fù)時(shí)間增長(zhǎng)，所以不??可過分縮短／Ｎ。??圖６仿真了?Ｎ＋短路區(qū)在器件底部的相對(duì)位置??對(duì)電壓回跳現(xiàn)象的影響，仿真器件采用５單元并??聯(lián)結(jié)構(gòu)，且以Ｐ＝?１：３。??０?１０?２０?３０?４０??職Ｖ??圖５不同ＺＮ：ＺＰ的導(dǎo)通曲線對(duì)比??Ｆｉｇ．?５?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｔｕｒｎ－ｏｎ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｌＮ＇ｌＰ??可以看出，回跳電壓值Ａｆ／ｊ與ＺＮ：ＺＰ的比值成??１２６??圖５仿真了＾和４對(duì)電壓回跳現(xiàn)象的影響，??仿真器件采用６單元并聯(lián)結(jié)構(gòu)，且Ｎ＋短路區(qū)處于??器件底部的中央位置。??〇??－２０?２０?６０?１００??ｆ／ＣＥ／ｖ??圖４導(dǎo)通曲線對(duì)比??Ｆｉｇ．?４?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｔｕｍ－ｏｎ?ｃｕｒｖｅｓ??ＭＯＳＦＥＴ單元寬度８２?ｐｍ；Ｐ基區(qū)深度３?｜ｘｍ；Ｎ＋源??區(qū)摻雜濃度ｌｘｌＧＰｃｎｒｙＰｈｏｓｐｈｏｒｈＮ緩沖層厚度??２?｜ｘｍ；Ｐ?基區(qū)摻雜濃度?ｌｘｌ０１６Ｃｒｒｒ３（Ｂ〇ｒ〇ｎ）；Ｎ?緩沖??層摻雜濃度５ｘｌ０１６ｃｍ－３（Ｐｈｏｓｐｈ〇ｒ）；Ｎ漂移區(qū)摻雜??濃度?ｌｘｌ０１４ｃｎＴ３（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ）；Ｐ＋注入層厚度?１?｜ｘｍ；??Ｐ＋源區(qū)摻雜濃度１?ｘ?１０２０?ｃｍ－３?（?Ｂｏｒｏｎ?）?；?Ｐ＋注入層摻雜??濃度?１?ｘｌＯ２０?ｃｒｒＴ３（Ｂ


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