新型功率器件关键技术的研究

发布时间：2021-09-25 04:32

　　截止2015年,全球的能源消耗中,电能占到了百分之五十,预计到本世纪中叶这一比例将达到百分之八十。电能在能源中所扮演的角色日渐重要,如何高效的利用电能成了节能减排的关键。为了更有效的利用电能,在实际应用中电能经历了电压,电流以及频率的变换。而其中起到关键作用的的是半导体功率器件。电子科技大学陈星弼教授发明的复合缓冲层结构（CB结）也就是大家所熟知的超结结构,打破了传统耐压层的“硅极限”,极大地降低了功率MOS器件的导通电阻。但是研究发现超结器件的耐压极易受到耐压层电荷不平衡性的影响,也就是说超结器件器件对工艺提出了极高的要求。为了解决这一问题,陈星弼教授最近提出了一种利用高介电常数介质的新型耐压层。该耐压层通过引入一种High-k介质材料,在相同耐压下达到与超结耐压层相近的导通电阻的同时,解决了前述器件性能极易受到电荷不平衡性影响这一难题。IGBT全称为绝缘栅双极型晶体管,其在具有双极型器件所具有的功率密度大,耐压高等优点的同时,又具有MOS器件所具有的驱动电路简单,驱动损耗较低,开关速度较快等优势。IGBT被广泛应用在机车牵引等高压大功率领域。但是由于IGBT自身不具有反向电流能力,... 

【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】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-24两种器件电势分布图

与 2.4 节的分析类似，High-k 介质中的分裂栅的尺寸同样对器件的耐压和比导通电阻有着巨大的影响，下面主要通过结构优化来提高器件的性能。图 2-27 给出了分裂栅尺寸参数对器件稳态特性的影响。可以发现，随着分裂栅尺寸的增加器件的比导通电阻逐渐降低，这主要是由于随着分裂栅距离界面更近，在器件导通时更多的电子被分裂栅吸引积累在界面处，从而提高了器件的导电性能。而与分裂栅的尺寸对于器件的耐压有个最优值，当L3= 1.5 μm 且 D1= 4 μm时，器件获得最高耐压 340 V。这主要是由于当分裂栅尺寸过小时，分裂栅对器件N 型漂移区表面的电场调制作用较弱，器件的击穿点仍然处于 N 型漂移区表面特别是槽栅拐角处。随着分裂栅尺寸的增大


本文编号：3409094