一种1200V场截止型IGBT的优化设计与测试

发布时间：2017-09-01 12:07

  本文关键词：一种1200V场截止型IGBT的优化设计与测试

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【摘要】：随着国内经济的高速增长,新能源产业的蓬勃发展,能源也必须获得更高效的利用。因此需要对现有的功率器件进行改进,从而降低器件自身能耗,使得能源消耗减少。而绝缘栅双极性晶体管(IGBT)作为一种拥有高耐压,低导通压降等优良电学特性的功率器件,在电力电子领域中发挥着重要作用,拥有广阔的应用前景。然而由于国内目前比较欠缺新一代IGBT技术(如场截止技术,沟槽栅技术),导致在很多关乎到国计民生的领域中受制于人,亟需IGBT技术的国产化。基于此,对IGBT场截止技术的研究有着重大意义。而针对IGBT的场截止技术的研究,本文重点探讨场截止层的浓度分布,其主要内容为:1.简单概述IGBT的基本理论以及各项新技术的发展:如场截止技术,载流子存储技术,注入增强技术等,并重点分析场截止技术中器件结构参数对性能的影响,从而对器件的优化进行理论指导。2.为了确定器件的正面结构,先在现有的工艺条件下,确定了工艺流程。接下来利用仿真软件Sentaurus TCAD进行了1200VNPT-IGBT的工艺建模并进行电学参数特性模拟以便优化器件结构的正面参数并作为对比对象与后续器件结构进行对比。3.在已经确定的正面工艺模型的基础上,通过模拟场截止(FS)层的浓度分布(双峰分布)进行结构背面建模,并与实际流片测试结果进行比对来验证建立的模型的准确性。4.将建立好的FS-IGBT模型的电学特性模拟结果与NPT-IGBT进行对比从而便于探讨场截止技术的优劣之处以及后续对工艺流程和参数的改进,为器件的大规模制造生产提供参考。
【关键词】：IGBT FS结构 双峰分布 电学特性
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN322.8
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 IGBT的发明背景9
• 1.2 各项改进IGBT的新技术介绍9-14
• 1.3 IGBT的应用前景与研究态势14
• 1.4 本文的主要工作14-16
• 第二章 场截止技术简介16-26
• 2.1 IGBT的基本结构与工作原理16-22
• 2.1.1 IGBT的静态电学特性17-19
• 2.1.2 IGBT的动态电学特性19-21
• 2.1.3 闩锁效应21-22
• 2.2 场截止技术原理22-24
• 2.3 场截止层对IGBT电学特性的影响24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 1200VFS-IGBT元胞设计与建模26-36
• 3.1 工艺流程设计27-29
• 3.2 NPT-IGBT模型的建立29-30
• 3.3 背面工艺流程设计30-31
• 3.4 FS-IGBT模型的建立31-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第四章 电学特性模拟与实际测试结果对比36-55
• 4.1 电学特性模拟电路36-39
• 4.2 NPT-IGBT电学特性模拟与测试结果对比39-43
• 4.3 FS-IGBT电学特性模拟与测试结果对比43-53
• 4.3.1 具有单峰分布场截止层的FS-IGBT44-48
• 4.3.2 具有双峰分布场截止层的FS-IGBT48-53
• 4.4 分析53-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 场截止层浓度分布研究55-60
• 5.1 结构模型的建立55-57
• 5.2 电学特性模拟分析与结论57-59
• 5.3 本章小结59-60
• 第六章 全文总结与展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间取得的成果65-66

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本文编号：771979