發(fā)布時間：2017-09-16 04:27

  本文關(guān)鍵詞：600V逆導(dǎo)型FS-IGBT設(shè)計

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【摘要】：600V IGBT(Insulated-Gated Bipolar Transistor)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電磁爐、微波爐、變頻空調(diào)、UPS等消費(fèi)電子中,需要反向并聯(lián)二極管,以完成續(xù)流功能。RC-IGBT(Reverse Conducting IGBT)通過在體內(nèi)集成反并聯(lián)FRD(Fast Recovery Diode)結(jié)構(gòu),成功消除了芯片間互聯(lián)引線引入的寄生電感,提高了硅片利用率,減少了封裝成本。但RC-IGBT的設(shè)計相對較復(fù)雜,需要同時兼顧IGBT和FRD性能,正向?qū)ㄟ^程存在snapback現(xiàn)象。基于此,本文在現(xiàn)有工藝條件下,設(shè)計一款600V逆導(dǎo)型FS-IGBT器件,旨在為進(jìn)一步產(chǎn)品化打下基礎(chǔ)。1、結(jié)合目前國內(nèi)工藝條件,制定RC-IGBT的工藝流程。首先,在外延片上制作正面結(jié)構(gòu),包括元胞區(qū)和終端區(qū);然后減薄至FS層(Field Stop Layer)并制作背面結(jié)構(gòu),背面結(jié)構(gòu)包括P型集電區(qū)和N+短路孔。2、通過傳統(tǒng)FS-IGBT的設(shè)計,確定RC-IGBT的初始參數(shù)。包括仿真分析器件耐壓與外延參數(shù)的關(guān)系、閾值電壓與Pbody參數(shù)的關(guān)系、導(dǎo)通壓降與FS層參數(shù)的關(guān)系、以及電容與元胞寬度的關(guān)系。3、RC-IGBT的設(shè)計。在傳統(tǒng)FS-IGBT背部引入N+短路孔,然后對RC-IGBT外延參數(shù)、FS層電阻率和載流子壽命以及并聯(lián)元胞個數(shù)進(jìn)行優(yōu)化仿真,消除snapback現(xiàn)象。所設(shè)計RC-IGBT具備正向?qū)ㄅc反向?qū)芰?其阻斷特性與VDMOS(Vertical Double-Diffused MOSFET)相似。RC-IGBT在關(guān)斷過程中,背部N+短路孔加速載流子抽取速度,可降低下降時間。RC-IGBT終端正面采用場限環(huán)和場板結(jié)構(gòu),背面設(shè)置有N+短路孔以縮短終端電流路徑、抑制局部過溫現(xiàn)象。RC-IGBT的正面版圖布局考慮到器件電流的均勻性,采用插指結(jié)構(gòu);背面N+短路孔采用圓孔,具有一定角度。芯片有源區(qū)面積20mm2,整體面積25mm2。經(jīng)優(yōu)化的RC-IGBT基本參數(shù)如下:耐壓BV=733V,正向?qū)▔航礦CE=1.95V,反向?qū)▔航礦F=1.32V;IGBT模式電流下降時間tf=94ns,關(guān)斷損耗EOFF=670μJ;FRD模式反向恢復(fù)時間trr=202μs,反向電流峰值IRRM=12A,反向恢復(fù)電荷Qrr=1.47μC,軟度因子S=0.41。
【關(guān)鍵詞】：逆導(dǎo)型IGBT 快恢復(fù)二極管 靜態(tài)特性 動態(tài)特性
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN322.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 功率半導(dǎo)體器件簡介10-11
• 1.2 IGBT器件發(fā)展概況11-14
• 1.3 逆導(dǎo)型IGBT的發(fā)展14-15
• 1.4 本課題的研究意義15-16
• 1.5 本文的主要工作16-17
• 第二章 RC-IGBT基本理論17-31
• 2.1 逆導(dǎo)型FS-IGBT器件結(jié)構(gòu)17-18
• 2.2 逆導(dǎo)型FS-IGBT的靜態(tài)特性18-23
• 2.2.1 阻斷特性18-20
• 2.2.2 正向?qū)?/span>20-22
• 2.2.3 反向?qū)?/span>22-23
• 2.3 逆導(dǎo)型FS-IGBT的動態(tài)特性23-27
• 2.3.1 IGBT動態(tài)特性23-25
• 2.3.2 FRD動態(tài)特性25-27
• 2.4 終端技術(shù)27-30
• 2.4.1 場限環(huán)技術(shù)28
• 2.4.2 場板技術(shù)28-29
• 2.4.3 場板加場限環(huán)技術(shù)29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第三章 FS-IGBT元胞設(shè)計31-41
• 3.1 工藝流程設(shè)計31-33
• 3.2 FS-IGBT元胞設(shè)計33-40
• 3.2.1 外延參數(shù)33-35
• 3.2.2 Pbody參數(shù)35-36
• 3.2.2.1 Pbody注入劑量35-36
• 3.2.2.2 Pbody推結(jié)時間36
• 3.2.3 FS層參數(shù)36-38
• 3.2.3.1 FS層電阻率36-38
• 3.2.3.2 FS層厚度38
• 3.2.4 元胞寬度38-40
• 3.3 本章小結(jié)40-41
• 第四章 RC-IGBT設(shè)計41-59
• 4.1 消除snapback現(xiàn)象41-43
• 4.2 RC-IGBT靜態(tài)特性43-47
• 4.2.1 RC-IGBT阻斷43-45
• 4.2.2 RC-IGBT正向?qū)?/span>45-47
• 4.2.3 RC-IGBT反向?qū)?/span>47
• 4.3 RC-IGBT動態(tài)特性47-53
• 4.3.1 IGBT模式關(guān)斷特性48-50
• 4.3.2 FRD模式關(guān)斷特性50-53
• 4.4 RC-IGBT終端設(shè)計53-56
• 4.5 RC-IGBT版圖設(shè)計56-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 第五章 結(jié)論59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻碩期間取得的研究成果65-66

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本文編號：860898