隨著電力電子技術的發(fā)展,產(chǎn)業(yè)界對于功率半導體的要求已由最初對功能性的要求逐漸轉而成為對其性能以及可靠性的要求。硅基功率器件經(jīng)歷漫長的歲月已然接近其理論極限。在此背景下,碳化硅憑借其優(yōu)良的材料特性成為了制造功率半導體理想的材料。然而碳化硅在帶來優(yōu)良性能的同時也帶來了大量可靠性問題,而大多數(shù)可靠性問題均和溫度相關。在碳化硅功率半導體器件中4H-SiC MOSFET受到溫度的影響尤其明顯,為了使得4H-SiC MOSFET能穩(wěn)定地工作在安全工作區(qū)（Safe Operating Area,SOA）,一般在智能功率模塊中采用過溫保護電路對其進行溫度監(jiān)測和過溫保護,而過溫保護的核心在于溫度傳感器。本文將主要采用TCAD Silvaco設計一種集成溫度傳感器的3300V 4H-SiC MOSFET。文章首先進行3300V 4H-SiC MOSFET元胞的設計工作,在仿真設計中將Athena與Atlas組合使用。首先通過Athena的工藝仿真得到合理的Pwell、N+和P+區(qū)域的縱向濃度分布,然后將針對4H-SiC MOSFET的重要尺寸參數(shù)進行優(yōu)化設計�？紤]到工藝平臺的不穩(wěn)定性和溫漂可能對閾值電壓造... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 SiC MOSFET的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀
    1.3 溫度傳感器與過溫保護電路
    1.4 本文的主要工作安排
第二章 3300V4H-SiC VDMOS器件設計
    2.1 4H-SiC VDMOS理論基礎
        2.1.1 正向特性
        2.1.2 阻斷特性
    2.2 仿真模型校準
        2.2.1 Selberherr's Model
        2.2.2 Lombardi CVT Model
        2.2.3 Dual Pearson Model
    2.3 4H-SiC VDMOS電學特性仿真
        2.3.1 Pwell濃度分布設計
        2.3.2 JFET區(qū)寬度設計
    2.4 結終端設計
        2.4.1 場限環(huán)終端設計
        2.4.2 CD-JTE設計
    2.5 本章小結
第三章 集成溫度傳感器的設計
    3.1 SBD溫度傳感器的理論基礎
    3.2 熱仿真模型校準
        3.2.1 晶格自發(fā)熱模型
        3.2.2 熱導率模型
        3.2.3 熱容模型
        3.2.4 熱邊界條件定義
    3.3 溫度傳感器的結構設計
    3.4 工作電流選取
    3.5 溫度傳感器的串擾分析
        3.5.1 溫度傳感器對VDMOS的影響
        3.5.2 VDMOS對溫度傳感器的影響
    3.6 溫度傳感器測溫仿真
        3.6.1 溫度傳感器測溫
        3.6.2 溫度傳感器的響應速度
    3.7 本章小結
第四章 版圖設計與相關工藝
    4.1 部分關鍵工藝介紹
        4.1.1 離子注入
        4.1.2 歐姆接觸
    4.2 版圖設計
        4.2.1 傳統(tǒng)VDMOS版圖設計
        4.2.2 集成溫度傳感器的VDMOS版圖設計
    4.3 本章小結
第五章 總結
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間獲得的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]SiC MOSFET短路特性評估及其溫度依賴性模型[J]. 邵偉華,冉立,曾正,李曉玲,侯旭,陳昊,李輝.  中國電機工程學報. 2018(07)
[2]SiC MOSFET體二極管反向恢復特性研究[J]. 史孟,彭詠龍,李亞斌,江濤.  電力科學與工程. 2016(09)
[3]寬禁帶碳化硅功率器件在電動汽車中的研究與應用[J]. 王學梅.  中國電機工程學報. 2014(03)
[4]場限環(huán)的簡單理論[J]. 陳星弼.  電子學報. 1988(03)



本文編號：3197742