条纹集电极CIGBT器件仿真与特性研究

发布时间：2018-01-26 16:41

  本文关键词： CIGBT 条纹集电极 通态压降 关断功耗　出处：《大连理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：功率半导体器件作为电力电子技术的核心单元,是此项技术的研究热点。CI GBT (Clustered Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种MOS结构控制寄生晶闸管结构导通与关断的功率半导体器件,具有输入阻抗大、通态压降低、抗短路特性好、开关速度快等优良的器件特性,高耐压工作条件下依旧拥有较小的通态压降与开关功耗,十分适合应用于大功率领域。本文依据CIGBT的基本器件结构,详细分析了器件的工作原理,然后通过对传统CIGBT器件集电极区结构的改进,设计出耐压为2500 V的条纹集电极CIGBT。根据条纹集电极CIGBT的器件基本结构和工作原理,分析器件各部分结构的作用,仿真分析各部分结构参数变动对器件电学特性的影响,最终确定器件各个结构参数的最优值。根据器件的结构以及得到的器件参数最优值,设计器件工艺仿真流程并进行工艺仿真,得到所设计的器件。最后对得到的条纹集电极CIGBT进行器件电学特性仿真,得到器件的静态电学特性、动态电学特性以及关断过程中各阶段器件内部的载流子浓度分布、电场和电势分布,分析器件的导通状态下的电学特性以及条纹集电极结构减小器件关断功耗的机理。通过器件静态电学特性仿真得到条纹集电极CIGBT最大正向阻断电压为3020 V,阈值电压为5 V,门极电压15V时正向通态压降为2.1 V,器件拥有晶闸管导通特性以及饱和输出电流特性,导通压降拥有正温度系数。器件动态电学特性仿真得到所设计器件的关断功耗为400 mJ,器件关断过程中,载流子更容易通过势垒较低的P-集电极区,从而减小了器件的关断功耗。研究结果显示,改进后的条纹集电极CIGBT拥有优良的器件电学特性,器件的晶闸管载流子输运特性可以有效减小器件的通态压降,而条纹集电极结构可以减小器件的关断功耗。
[Abstract]:On the basis of the basic structure and working principle of CIGBT , this paper analyzes the working principle of the device and analyzes the effect of the structure parameters of the device on the device ' s electrical characteristics . The results show that the improved fringe collector CIGBT has good device electrical characteristics , and the transistor carrier transport characteristics of the device can effectively reduce the state voltage drop of the device , and the stripe collector structure can reduce the power - off power consumption of the device .

【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN303

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本文编号：1466097