4H-SiC MOSFET器件新结构及反向恢复特性研究

发布时间：2021-05-16 19:03

　　随着电力电子系统对电压级别和电流能力要求的日益提高,以碳化硅为代表的第三代半导体正受到越来越多的关注。其中SiC MOSFET以其优良的电学性能获得了广泛的应用。与相同耐压级别的硅器件相比,SiC MOSFET的工作频率更高、电阻更小、极限工作温度也要更高。SiC MOSFET在桥式电路、逆变器等电源管理系统中的应用使得人们越发关注其反向恢复能力。为了避免SiC MOSFET固有的双极退化效应影响器件的电学特性,同时提升器件的反向恢复能力,在实际应用中通常给SiC MOSFET反并联一个肖特基二极管,而在SiC MOSFET元胞内集成肖特基二极管更是能进一步解决由此带来的寄生电感和封装成本等问题。本文针对这一目的,提出了两种集成肖特基二极管的SiC MOSFET,并通过软件仿真对其工作机理和电学特性进行研究。1.提出一种集成肖特基二极管的槽栅SiC MOSFET器件（Trench MOSFET with SBD,S-TMOS）,该结构的特征在于槽栅侧壁的P型屏蔽层和元胞表面的肖特基接触。当器件处于耐压状态时,槽栅侧壁的P型屏蔽层与N型外延层相互耗尽,一方面可以有效保护肖特基结不受高电场... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 SiC MOSFET的发展与现状
    1.3 集成肖特基二极管的SiC MOSFET
    1.4 本文的工作和安排
第二章 SiC MOSFET的工作原理
    2.1 SiC MOSFET的静态特性
        2.1.1 正向导通特性
        2.1.2 阻断特性
        2.1.3 体二极管特性
    2.2 SiC MOSFET的动态特性
        2.2.1 寄生电容与栅电荷
        2.2.2 开关过程
    2.3 SiC MOSFET体二极管的反向恢复特性
    2.4 本章小结
第三章 集成肖特基二极管的槽栅SiC MOSFET
    3.1 器件结构与工作机理
    3.2 结构参数设计与仿真
        3.2.1 外延层对器件性能的影响
        3.2.2 槽栅对器件性能的影响
        3.2.3 P型保护层对器件性能的影响
    3.3 S-TMOS的反向恢复特性研究
        3.3.1 S-TMOS的反向恢复过程
        3.3.2 各参数对反向恢复特性的影响
    3.4 新结构与常规MOSFET的性能对比
    3.5 工艺流程设计
    3.6 本章小结
第四章 集成肖特基二极管的分裂栅双槽SiC MOSFET
    4.1 器件结构与工作机理
    4.2 结构参数设计与仿真
        4.2.1 槽间距离对器件性能的影响
        4.2.2 源极槽P型注入区对器件性能的影响
    4.3 电容与开关特性
    4.4 反向恢复特性
    4.5 工艺流程设计
    4.6 本章小结
第五章 结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]SiC功率器件在轨道交通行业中的应用[J]. 赵炫,蒋栋,刘自程,马颖涛,王江峰.  机车电传动. 2020(01)
[2]浅谈电力电子器件的应用现状和发展[J]. 张岚,程威.  科技风. 2017(16)
[3]电力电子器件及其应用的现状和发展[J]. 钱照明,张军明,盛况.  中国电机工程学报. 2014(29)

硕士论文
[1]节能减排环境下电能替代其他能源评价方法研究[D]. 尹航.华北电力大学 2013



本文编号：3190232