高压C-SenseFET的温度特性与新结构

发布时间：2018-02-04 22:53

本文关键词： 高压C-SenseFET 温度特性电流采样恒流充电恒流新结构　出处：《电子科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：电流检测场效应晶体管(Current Sense Field Effect Transistor,SenseFET)是集电流采样和芯片自供电两个功能于一身的高压功率集成器件,通过与主功率器件共漏连接,它能精确地采取主功率器件上的电流,并且当主功率管关断时可以复用为恒流充电器件为芯片内部供电。本文所涉及的C-SenseFET通过在传统SenseFET的沟道区中插入一个表面栅极区,从而实现采样的可控性。耐压高、采样比精确且可控以及可恒流充电等特点是C-SenseFET的突出优势,本文介绍了高压C-SenseFET器件的基本结构、工作原理以及器件相关的应用设计。同时,在上一批次的C-SenseFET流片样品基础之上,从仿真和实验两个角度探讨了器件的温度特性,为器件的应用设计做了铺垫。特别地,本文还就C-SenseFET两个最为关键的参数—采样比K和充电摆率因子α的影响因素及其相关的改进措施进行了讨论,并在仿真的基础上,提出了多种创新的新结构,新结构显著地改善了器件的饱和区恒流特性。通过这些研究,期望能对C-SenseFET器件及其相关的应用增砖添瓦。本文的主要工作如下:1、阐述了C-SenseFET器件的基本结构及其工作原理,借助相关的仿真工具,说明了器件的击穿特性及其导通特性。重点讨论了衡量C-SenseFET器件功能的两个关键参数—采样比K和充电摆率因子α,它们分别与C-SenseFET器件I-V曲线的线性区和饱和区相对应。针对如何提高器件的采样和充电性能,文中做出了分析与探讨。此外,文中还涉及了高压C-SenseFET器件的相关电路应用。2、探究了C-SenseFET器件的温度特性。从相关的基础热学知识出发,结合上一批次设计完成的C-SenseFET器件样品,从对流片样品的温度实验和仿真两个方面分析了器件的温度特性。温度实验主要针对器件的阻断特性和导通特性,仿真与实验的结果比较吻合。温度特性的研究结果对于C-SenseFET器件的实际应用设计有一定的指导意义。3、针对改善C-SenseFET器件的性能提出了多种创新的新结构。采样比K主要与C-SenseFET器件的线性区导通电阻相关,优化器件的导通电阻将有助于改善采样的精度,如RESURF、挖槽等结构;充电摆率因子α主要与饱和区的特性相关联,饱和区恒流率越高则充电摆率因子α越小。由于C-SenseFET器件的饱和区性能主要由其中的JFET结构决定,故能提升JFET饱和区恒流特性的措施将有助于降低C-SenseFET器件的充电摆率。本文从经典的沟道夹断机理入手,分析了影响沟道长度调制效应的相关因素,并创新地提出了多种新结构—单边缓变结深栅结构SV-JFET、双边缓变结深栅结构DV-JFET、P/SiO2埋层结构PM-JFET、单边挖槽结构ST-JFET和双边挖槽DT-JFET。在同等的电流等级下,新结构具有比传统结构更加理想的输出特性曲线,充电摆率因子从24.697%降低为1.644%。
[Abstract]:The current Sense Field Effect Transistor ( SenseFET ) is a high - voltage power integrated device integrating current sampling and chip self - supply . It can accurately take the current on the main power device by connecting with the main power device . The main work of this paper is as follows : 1 . This paper introduces the basic structure , working principle and application design of C - SenseFET device . The P / SiO2 buried structure PM - JFET , single - sided trench structure ST - JFET and bilateral trench DT - JFET . Under the same current level , the new structure has more ideal output characteristic curve than the traditional structure , and the charge slew rate factor is reduced from 24.697 % to 1.644 % .

【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN386

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