動(dòng)態(tài)雪崩是限制功率器件安全工作區(qū)(SOA)的關(guān)鍵因素。功率器件在過應(yīng)力條件下關(guān)斷時(shí),由于內(nèi)部自由載流子對電場的調(diào)制,動(dòng)態(tài)雪崩發(fā)生是不可避免的。本文以4.5kV雙芯GCT為研究對象,利用器件仿真軟件,研究其動(dòng)態(tài)雪崩的發(fā)生機(jī)理和電流絲演變機(jī)制,分析了影響動(dòng)態(tài)雪崩的關(guān)鍵因素,并提出相應(yīng)的改善措施。主要研究內(nèi)容如下:第一,根據(jù)雙芯GCT的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和關(guān)斷機(jī)理,從理論上分析雙芯GCT動(dòng)態(tài)雪崩發(fā)生的機(jī)理和電流絲產(chǎn)生的原因,指出陽極的空穴注入會(huì)促進(jìn)器件pn結(jié)處的動(dòng)態(tài)雪崩。第二,建立雙芯GCT的結(jié)構(gòu)模型,通過軟件仿真對雙芯GCT關(guān)斷過程中的動(dòng)態(tài)雪崩,以及不同應(yīng)力條件下電流絲的產(chǎn)生及移動(dòng)行為進(jìn)行分析,揭示了雙芯GCT動(dòng)態(tài)雪崩發(fā)生的機(jī)理。結(jié)果表明,過電流條件下動(dòng)態(tài)雪崩具有負(fù)反饋機(jī)制,不會(huì)造成器件的損壞;過電壓條件下會(huì)發(fā)生開關(guān)自箝位效應(yīng),負(fù)反饋機(jī)制消失,可能導(dǎo)致器件的失效。第三,分析了不同延遲時(shí)間及GCTB中不同少子壽命對電流絲的影響機(jī)理及對雙芯GCT功率損耗的影響,并分析了雙芯GCT的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)(如陽極區(qū)摻雜濃度、場阻止層厚度和濃度)對動(dòng)態(tài)雪崩的影響。最后給出了提高雙芯GCT抗動(dòng)態(tài)雪崩能力的措施。本文的研...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1二極管內(nèi)部電流密度的分布

?微分電阻效應(yīng)的發(fā)生，器件內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)部分電流密度較小，部分電流集中的現(xiàn)象，稱電流集中的區(qū)域?yàn)殡娏鹘z。電流絲的產(chǎn)生使器件在關(guān)斷過程中，在電流絲處可能出現(xiàn)局部功率密度過高的現(xiàn)象，使器件局部產(chǎn)生很大的溫升，導(dǎo)致器件的熱擊穿。因此，器件內(nèi)出現(xiàn)的電流集中的現(xiàn)象（即電流絲）可能正是導(dǎo)致器件損....

圖1-2包含SSCM的IGBTSOA關(guān)斷波形

。由于電流絲會(huì)不斷快速的移動(dòng)，不會(huì)引起器件局部溫升而導(dǎo)致的熱擊穿，因此二級(jí)雪崩也被認(rèn)為是穩(wěn)定的。第三級(jí)，電流絲一直持續(xù)到等離子體抽取的最后階段，此時(shí)pn結(jié)和nn-結(jié)都均發(fā)生動(dòng)態(tài)雪崩，陽陰極兩側(cè)的動(dòng)態(tài)雪崩會(huì)形成正反饋，此時(shí)的器件內(nèi)部電場呈吊床狀分布。兩側(cè)動(dòng)態(tài)雪崩形成正反饋后，nn-....

圖1-3（a）沒有結(jié)終端二極管的二維電流密度分布圖

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文4如圖1-3所示[18]。并且表明，對于多個(gè)均勻分布的電流絲，可以共同分擔(dān)器件內(nèi)部的關(guān)斷電流，因此相較于單個(gè)電流絲，器件可以承受更高的電流密度，器件具有更高的可靠性。最后，以JTE（結(jié)終端延伸）和斜角終端結(jié)構(gòu)為例，提出通過對JTE結(jié)構(gòu)的注入濃度以及斜角角度....

圖1-4關(guān)斷時(shí)不同時(shí)刻的電子密度Fig1-4Electrondensityduringturn-offindifferenttime

?升而導(dǎo)致的器件失效，提高器件的可靠性。圖1-3（a）沒有結(jié)終端二極管的二維電流密度分布圖（b、c）帶有未優(yōu)化JTE終端結(jié)構(gòu)二極管的三維電流密度、溫度分布圖Fig1-3(a)The2DdistributionofCurrentdensityinthediodewithoutter....

本文編號(hào)：3903725