新型横向可集成IGBT的研究
发布时间：2020-12-09 12:23
现今社会电能的主要来源依旧是不可再生资源,电力电子技术作为一种旨在提高电能传输和利用效率的技术,可以有效的减少资源消耗。绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）作为一款在电力电子器件发展史上里程碑似的器件,结合了MOSFET驱动功率小、开关速度快和双极型器件导电能力强等特点。电力电子系统模块化、复合化和微型化的进程又促进了横向可集成IGBT（Lateral IGBT,LIGBT）的研究和应用。但是传统LIGBT作为一种双极型器件,由于漂移区极高浓度的载流子,其关断损耗(EOFF)显著高于单极型器件。并且,由于LIGBT的电流能力强,其应具有较高短路安全工作特性以防止器件烧毁。除此之外,解决反向导通IGBT（Reverse Conducting IGBT,RC-IGBT）所存在电压折回现象,也是IGBT研究的热点之一。为了优化LIGBT的关断损耗EOFF与导通压降VON之间的折衷关系,提高其短路安全工作特性,并解决RC-LIGBT电压折回的问题,本论文中开展了如下创...
【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】：127 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 电力电子技术
1.2 功率半导体器件简介
1.3 智能功率集成电路及其工艺实现
1.3.1 智能功率集成电路简介
1.3.2 BCD工艺简介
1.3.3 SOI工艺简介
1.4 表面横向耐压区的优化
1.4.1 场板和结终端扩展技术以及OPTVLD理论
1.4.2 降低表面电场强度技术
1.4.3 SOI RESURF技术
1.5 横向IGBT的研究现状
1.5.1 传统IGBT结构及其工作原理介绍
1.5.2 横向IGBT的结构优化
1.6 小结
1.7 本论文的主要研究工作
第二章 具有自偏置nMOS的 SOI-LIGBT的研究
ON与关断损耗EOFF的分析"> 2.1 LIGBT导通电压VON与关断损耗EOFF的分析
ON和 EOFF的关系"> 2.1.1 LIGBT漂移区载流子分布与VON和 EOFF的关系
OFF的影响"> 2.1.2 LIGBT漂移区内p型掺杂区域对EOFF的影响
2.2 具有自偏置n MOS的 SOI-LIGBT
2.2.1 器件的结构与原理
2.2.2 器件特性的仿真
2.2.2.1 自偏置n MOS的栅压波形变化
2.2.2.2 器件稳态电学特性
2.2.2.3 器件瞬态电学特性
2.2.2.4 LIGBT-Pro的关断损耗-导通压降折衷关系
2.2.2.5 p-top区掺杂浓度的影响
2.2.2.6 自偏置n MOS阈值电压的影响
2.2.3 制造工艺流程
2.3 小结
第三章 具有二极管钳位的SOI-LIGBT的研究
3.1 n型载流子存储层对器件特性的影响
3.2 具有二极管钳位的SOI-LIGBT
3.2.1 器件的结构与原理
3.2.2 器件特性的仿真
3.2.2.1 器件的耐压特性
3.2.2.2 器件稳态电学特性
3.2.2.3 器件瞬态电学特性
3.2.2.4 关断损耗-导通压降折衷关系
3.2.2.5 p-top区掺杂浓度的影响
3.3 小结
第四章 具有自偏置pMOS钳位的SOI-LIGBT的研究
4.1 具有自偏置pMOS钳位的SOI-LIGBT
4.1.1 器件的结构与原理
4.1.2 器件特性的仿真
4.1.2.1 器件的耐压特性
4.1.2.2 器件稳态电学特性
4.1.2.3 器件瞬态电学特性
4.1.2.4 关断损耗-导通压降折衷关系
4.1.2.5 自偏置pMOS阈值电压的影响
4.1.2.6 p-top区掺杂浓度的影响
4.1.3 制造工艺流程
4.2 小结
第五章 具有正反并联二极管的RC-LIGBT的研究
5.1 RC-IGBT的工作原理以及各种改进结构简介
5.1.1 RC-IGBT的工作原理
5.1.2 RC-IGBT的各种改进结构
5.2 具有正反并联二极管的RC-LIGBT
5.2.1 器件的结构与原理
5.2.2 器件特性的仿真
5.2.2.1 器件的耐压特性
5.2.2.2 器件的稳态电学特性
5.2.2.3 器件瞬态电学特性
5.2.2.4 器件的关断损耗-导通压降折衷关系
5.2.2.5 器件的反向恢复电荷-导通压降折衷关系
5.2.3 制造工艺流程
5.3 小结
第六章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]SOI材料的发展历史、应用现状与发展新趋势(上)[J]. 陈猛,王一波. 中国集成电路. 2007(07)
[2]具有动态控制阳极短路结构的高速IGBT(英文)[J]. 杨洪强,陈星弼. 半导体学报. 2002(04)
[3]硅中注H+的退火行为及智能剥离SOI新材料的微结构分析[J]. 张苗,林成鲁,陈立凡,王鲁闽,K．Gutjahr,U．M．Gosele. 固体电子学研究与进展. 1998(02)
本文编号：2906857
【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】：127 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 电力电子技术
1.2 功率半导体器件简介
1.3 智能功率集成电路及其工艺实现
1.3.1 智能功率集成电路简介
1.3.2 BCD工艺简介
1.3.3 SOI工艺简介
1.4 表面横向耐压区的优化
1.4.1 场板和结终端扩展技术以及OPTVLD理论
1.4.2 降低表面电场强度技术
1.4.3 SOI RESURF技术
1.5 横向IGBT的研究现状
1.5.1 传统IGBT结构及其工作原理介绍
1.5.2 横向IGBT的结构优化
1.6 小结
1.7 本论文的主要研究工作
第二章 具有自偏置nMOS的 SOI-LIGBT的研究
ON与关断损耗EOFF的分析"> 2.1 LIGBT导通电压VON与关断损耗EOFF的分析
ON和 EOFF的关系"> 2.1.1 LIGBT漂移区载流子分布与VON和 EOFF的关系
OFF的影响"> 2.1.2 LIGBT漂移区内p型掺杂区域对EOFF的影响
2.2 具有自偏置n MOS的 SOI-LIGBT
2.2.1 器件的结构与原理
2.2.2 器件特性的仿真
2.2.2.1 自偏置n MOS的栅压波形变化
2.2.2.2 器件稳态电学特性
2.2.2.3 器件瞬态电学特性
2.2.2.4 LIGBT-Pro的关断损耗-导通压降折衷关系
2.2.2.5 p-top区掺杂浓度的影响
2.2.2.6 自偏置n MOS阈值电压的影响
2.2.3 制造工艺流程
2.3 小结
第三章 具有二极管钳位的SOI-LIGBT的研究
3.1 n型载流子存储层对器件特性的影响
3.2 具有二极管钳位的SOI-LIGBT
3.2.1 器件的结构与原理
3.2.2 器件特性的仿真
3.2.2.1 器件的耐压特性
3.2.2.2 器件稳态电学特性
3.2.2.3 器件瞬态电学特性
3.2.2.4 关断损耗-导通压降折衷关系
3.2.2.5 p-top区掺杂浓度的影响
3.3 小结
第四章 具有自偏置pMOS钳位的SOI-LIGBT的研究
4.1 具有自偏置pMOS钳位的SOI-LIGBT
4.1.1 器件的结构与原理
4.1.2 器件特性的仿真
4.1.2.1 器件的耐压特性
4.1.2.2 器件稳态电学特性
4.1.2.3 器件瞬态电学特性
4.1.2.4 关断损耗-导通压降折衷关系
4.1.2.5 自偏置pMOS阈值电压的影响
4.1.2.6 p-top区掺杂浓度的影响
4.1.3 制造工艺流程
4.2 小结
第五章 具有正反并联二极管的RC-LIGBT的研究
5.1 RC-IGBT的工作原理以及各种改进结构简介
5.1.1 RC-IGBT的工作原理
5.1.2 RC-IGBT的各种改进结构
5.2 具有正反并联二极管的RC-LIGBT
5.2.1 器件的结构与原理
5.2.2 器件特性的仿真
5.2.2.1 器件的耐压特性
5.2.2.2 器件的稳态电学特性
5.2.2.3 器件瞬态电学特性
5.2.2.4 器件的关断损耗-导通压降折衷关系
5.2.2.5 器件的反向恢复电荷-导通压降折衷关系
5.2.3 制造工艺流程
5.3 小结
第六章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]SOI材料的发展历史、应用现状与发展新趋势(上)[J]. 陈猛,王一波. 中国集成电路. 2007(07)
[2]具有动态控制阳极短路结构的高速IGBT(英文)[J]. 杨洪强,陈星弼. 半导体学报. 2002(04)
[3]硅中注H+的退火行为及智能剥离SOI新材料的微结构分析[J]. 张苗,林成鲁,陈立凡,王鲁闽,K．Gutjahr,U．M．Gosele. 固体电子学研究与进展. 1998(02)
本文编号：2906857
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