6.5kV双侧调整区（BAR）快速软恢复二极管的研究

发布时间：2024-03-13 19:17

　　快速软恢复二极管(Fast and soft recovery diode,FSRD)在实际电路中经常与主开关器件反并联使用,为其负载提供续流回路。随着主开关器件性能的不断提升,对快速软恢复二极管的性能和可靠性有了更高的要求。不仅要求其高电压、低损耗、软恢复,而且要求其具备较强的抗动态雪崩能力,以提高器件在过应力条件下工作的可靠性。本文以6.5kV FSRD为例,研究了具有双侧调整区(Bilateral Adjustment Region,BAR)二极管的工作机理和静动态特性。采用Sentaurs-TCAD软件进行了仿真分析,对比了 BAR二极管与传统普通p+pn-nn+(CD)二极管、发射极短路二极管(ESD)及场抽取电荷(FCE)二极管的各项特性,讨论了温度和关键结构参数变化对BAR二极管反向击穿、导通和浪涌及正、反向恢复特性的影响,提取了优化的结构参数,并分析了其制作工艺。主要研究内容如下:首先,研究了 BAR二极管的反向击穿、导通和正、反向恢复机理及其寄生效应,分析了反向恢复期间阳极寄生npn晶体管和阴极寄生pnp晶体管的导通条件。结果表明,npn晶体管和pnp晶体管导通分别对...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 FSRD阳极结构的研究进展
        1.2.2 FSRD阴极结构的研究进展
        1.2.3 寿命控制技术的研究进展
    1.3 高压FSRD发展中存在的问题
    1.4 本文主要工作内容
2 BAR二极管的结构与工作机理研究
    2.1 结构特点
    2.2 工作原理分析
        2.2.1 反向击穿
        2.2.2 正向导通
        2.2.3 正向恢复
        2.2.4 反向恢复
    2.3 寄生晶体管的导通条件
        2.3.1 npn晶体管导通条件
        2.3.2 pnp晶体管导通条件
    2.4 过电应力下的器件机理分析
        2.4.1 抗浪涌电流能力分析
        2.4.2 抗动态雪崩能力分析
    2.5 本章小结
3 BAR二极管的特性研究及其影响因素分析
    3.1 器件特性研究
        3.1.1 器件结构模型
        3.1.2 静态特性研究
        3.1.3 动态特性研究
    3.2 温度对BAR二极管特性的影响
        3.2.1 温度对BAR二极管基本参数的影响
        3.2.2 温度对BAR二极管静态特性的影响
        3.2.3 温度对BAR二极管动态特性的影响
    3.3 本章小结
4 BAR二极管的结构参数优化
    4.1 阳极参数对BAR二极管特性的影响
        4.1.1 n+调整区对BAR二极管特性的影响
        4.1.2 p缓冲层对BAR二极管特性的影响
    4.2 阴极参数对BAR二极管特性的影响
        4.2.1 p+调整区对BAR二极管特性的影响
        4.2.2 n缓冲层对BAR二极管特性的影响
    4.3 BAR二极管优化后的结构参数
    4.4 本章小结
5 BAR二极管的工艺研究
    5.1 工艺设计
        5.1.1 设计考虑
        5.1.2 关键工艺问题分析
    5.2 工艺仿真
    5.3 工艺结果验证
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果



本文编号：3927448