絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）作為高壓功率半導體器件經(jīng)常工作在高壓大電流條件下。為保證器件能夠長時間安全工作,器件芯片內(nèi)部的電流與溫度應盡可能均勻分布,所以有必要對其芯片內(nèi)部電流和溫度分布的規(guī)律進行研究。由于目前大多數(shù)半導體工藝下均是以摻雜多晶硅作為導電層來傳輸柵極電壓驅(qū)動信號的,而由多晶硅柵形成的分布柵電阻效應就可能造成信號傳輸延遲,使得距離金屬柵焊盤或金屬柵匯流條近的元胞會先行導通或關斷,引起器件開關過程的電流集中。針對開關過程電流集中的解決方法,目前常見的是通過三種形式的柵匯流條設計,即最密集設計、適當分布設計與無柵指設計。其中,前兩者設計原理已通過相關文獻資料加以解釋,但第三種無柵指設計雖然最容易引發(fā)電流集中,但在實際應用中也并未表現(xiàn)出劣勢,其內(nèi)在原因目前尚無詳細文獻加以解釋。因此,本文將從IGBT芯片開關過程電流與溫度分布展開,探究無柵指設計合理存在的內(nèi)在原因。本文基于Sentaurus-TCAD仿真工具,著重對IGBT開關過程電流與溫度分布進行仿真研究。為了模擬芯片工作時中央溫度高、周邊溫度低的實際情況,建... 

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 電力電子技術簡介
    1.2 IGBT產(chǎn)生和發(fā)展
    1.3 本文研究內(nèi)容及意義
    1.4 本章小結
第2章 IGBT基礎理論
    2.1 IGBT基本結構和工作原理
    2.2 IGBT靜態(tài)特性
        2.2.1 正向?qū)ㄌ匦?br>        2.2.2 轉移特性
        2.2.3 輸出特性
    2.3 IGBT開關特性
        2.3.1 開啟過程
        2.3.2 關斷過程
    2.4 IGBT阻斷特性
    2.5 本章小結
第3章 有利于動態(tài)均流的柵匯流條和柵極內(nèi)阻設計
    3.1 柵焊盤與柵匯流條
    3.2 柵匯流條設計
        3.2.1 最密集設計
        3.2.2 適當分布設計
        3.2.3 無柵指設計
    3.3 其他降低柵極電阻的方法
    3.4 柵極內(nèi)鎮(zhèn)流電阻設計
    3.5 高壓IGBT的特有問題
    3.6 模塊壓接式封裝技術
    3.7 本章小結
第4章 IGBT開關過程電流仿真
    4.1 器件結構建模
        4.1.1 元胞結構
        4.1.2 器件結構參數(shù)
    4.2 雙脈沖測試法
    4.3 靜態(tài)特性仿真
        4.3.1 阻斷特性仿真
        4.3.2 轉移特性仿真
        4.3.3 輸出特性仿真
    4.4 關斷過程電流分布仿真
        4.4.1 關斷過程各元胞電流分布
        4.4.2 柵極電阻對元胞電流分布的影響
    4.5 柵極電阻對IGBT關斷時間的影響
    4.6 柵極電阻對最高峰值電流的影響
    4.7 柵極電阻對過剩載流子濃度分布的影響
    4.8 開通過程電流分布仿真
    4.9 本章小結
第5章 IGBT開關過程溫度仿真
    5.1 器件溫差的建立
    5.2 IGBT關斷過程溫度分布仿真
        5.2.1 關斷過程各元胞溫度分布
        5.2.2 柵極電阻對IGBT關斷過程溫度分布的影響
    5.3 IGBT開啟過程溫度分布仿真
    5.4 分布柵電阻對IGBT開通過程溫度分布的影響
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]電力系統(tǒng)用3300V-50A IGBT芯片設計與制備[D]. 王耀華.中國科學院大學(中國科學院工程管理與信息技術學院) 2017



本文編號：3707879