隨著功率半導(dǎo)體器件的不斷發(fā)展,絕緣柵雙極晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）已經(jīng)成為當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的功率器件之一。而基于絕緣體上硅（SOI）技術(shù)的逆導(dǎo)型橫向絕緣柵雙極晶體管（RC-LIGBT）由于其具有的雙向?qū)ㄌ匦砸约暗蛯?dǎo)通壓降、高輸入阻抗、低封裝成本等優(yōu)點(diǎn),在功率集成電路領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。傳統(tǒng)RC-LIGBT器件通過(guò)一個(gè)與陽(yáng)極P⁺區(qū)短接的N⁺區(qū),將用以續(xù)流的二極管與本身無(wú)法反向?qū)ǖ腖IGBT器件集成,實(shí)現(xiàn)了其反向?qū)ǖ哪芰�。然而這種器件也因此在正向?qū)顟B(tài)下會(huì)發(fā)生電壓折回現(xiàn)象,其正向?qū)▔航祵?huì)增加,同時(shí)還可能使器件進(jìn)入不可預(yù)期的狀態(tài)。如何解決電壓折回現(xiàn)象是RC-LIGBT的核心問(wèn)題之一。本文以RC-LIGBT為研究課題,分析了其工作原理,重點(diǎn)研究了電壓折回現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理以及解決該現(xiàn)象的方法,并在此基礎(chǔ)上提出了一些新型RC-LIGBT結(jié)構(gòu),能夠有效的消除電壓折回現(xiàn)象的影響。本文主要內(nèi)容如下:1.回顧了功率器件以及IGBT的發(fā)展和變革,并闡述了RC-LIGBT器件的發(fā)展現(xiàn)狀;2.介... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同功率器件的功率與頻率使用范圍示意圖[16]

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文6到襯底帶來(lái)的襯底輔助耗盡效應(yīng)（SubstrateAssistedDepletion，SAD）的影響，襯底的存在會(huì)耗盡一部分P柱或N柱的載流子，使得超結(jié)的電荷平衡難以達(dá)到，嚴(yán)重影響器件的耐壓[28]。近年來(lái)隨著絕緣體上硅技術(shù)（SiliconOnInsulator，SOI）的不斷發(fā)展，研究人員將LIGBT元胞置于埋氧層上，其基本結(jié)構(gòu)如圖1-4(b)所示，利用埋氧層優(yōu)良的隔離特性，將襯底與漂移區(qū)隔離開(kāi)，有效的阻斷了載流子泄漏的路徑，顯著消除了漏電流的影響，從而大大提升了器件的可靠性與可集成度�；赟OI技術(shù)的LIGBT如今已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)電子，智能電網(wǎng)等領(lǐng)域中，具有廣闊的發(fā)展前景。P-SubstrateN-DriftP-BaseCathodeGateAnodeN+P+P+N-BufferP-SubstrateN-DriftP-BaseCathodeGateAnodeBuriedOxide(BOX)N+P+P+N-Buffer（a）（b）圖1-4LIGBT結(jié)構(gòu)示意圖。（a）最初提出的LIGBT；（b）SOI-LIGBT1.3RC-LIGBT發(fā)展概述圖1-5首個(gè)將二極管集成在器件內(nèi)部的IGBT結(jié)構(gòu)示意圖[29]由于傳統(tǒng)的IGBT在反向狀態(tài)下無(wú)法導(dǎo)通，而在實(shí)際集成電路應(yīng)用比如逆變器中IGBT一般存在正向?qū)�、正向耐壓以及反向�(qū)ㄈ齻�(gè)工作狀態(tài)，所以需要反并聯(lián)一個(gè)二級(jí)管用作續(xù)流保護(hù)，這種二極管被稱(chēng)為續(xù)流二極管（FreeWheelingDiode，

第二章RC-LIGBT器件理論分析19SOIBOXSubstrateEyEBOXESOITBOXTSOI圖2-7SOI橫向功率器件縱向電場(chǎng)近似分布示意圖根據(jù)式（2-9）可知如果SOI層內(nèi)硅的臨界擊穿電場(chǎng)與埋氧層的峰值電場(chǎng)均為常數(shù)，是可以直接通過(guò)增加埋氧層的厚度以及SOI層的厚度來(lái)增加器件的縱向擊穿電壓的，但是過(guò)厚的埋氧層以及SOI層會(huì)使得器件的自熱效應(yīng)顯著，嚴(yán)重影響器件性能�；诠に囈约捌骷阅艿目紤]，一般的埋氧層厚度不超過(guò)4m，SOI層厚度不超過(guò)20m，因此這種提升厚度以提升耐壓的方法具有一定的局限性。除此之外，根據(jù)Merchant等人通過(guò)分析得到的SOI器件擊穿電壓與SOI層厚度以及埋氧層厚度關(guān)系的理論曲線(xiàn)[54]，如圖2-8所示，隨著埋氧層厚度不斷增大，器件的擊穿電壓確實(shí)得到了提升，但是當(dāng)SOI層厚度約小于2m時(shí)，隨著SOI層厚度的減小，器件擊穿電壓反而急劇增大，當(dāng)SOI層厚度大于2m時(shí)，隨著SOI層厚度的增大器件耐壓才不斷增大，曲線(xiàn)呈現(xiàn)出拋物線(xiàn)型。這是因?yàn)楫?dāng)SOI層厚度很薄時(shí)，SOI層內(nèi)硅的臨界擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度不再是恒定值，而會(huì)隨著SOI層厚度減小而急劇增大，從而增大了器件的耐壓。圖2-8埋氧層厚度和SOI層厚度與擊穿電壓的關(guān)系曲線(xiàn)[54]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]550V U型溝道厚膜SOI-LIGBT器件特性研究與優(yōu)化[D]. 陳猛.東南大學(xué) 2017
[4]1700V RC-IGBT的設(shè)計(jì)與仿真分析[D]. 陳楚雄.電子科技大學(xué) 2017
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