fs、igbt器件地研究及设计

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1、万方数据RESEARCHANDDESIGNOFFIELD。STOPINSULATED(讼TEBIPOLARTRANSISTORAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBvWUBingSupervisedbySHENKeqiangSchoolofElectronicScienceandEngineeringSoutheastUniversityMay2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是

2、我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：墨兰：日期：墨!!』!丝东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期

3、内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。～锦丛聊箐期：aot吒6．万方数据摘要绝缘栅双极型晶体管(IGBT)N于具有开关速度快、功率损耗低、电流密度高以及易于控制和驱动等优点，在电力电子领域有着广泛的应用。FS．[GBT作为其中一种广泛应用的结构有着诸多优良的特性，国内尚处于试制阶段，对该器件设计与仿真具有重要的意义。本文分析了FS．IGBT的基本工作原理，阐述了器件通态压降、击穿电压、关断时间的

4、基本分析表达式，揭示了影响器件特性的参数。利用Tsuprem4和Medici软件模拟了栅长、缓冲层注入剂量、JFET注入剂量等参数对器件特性的影响，确定了栅长、缓冲层注入剂量、JFET注入剂量的优化范围。此外，本文对场限环、终端延伸结构进行了分析比较。针对器件的可靠性，本文分析了闩锁效应、短路特性、温度特性与器件结构参数之问的关系。为提高器件的抗门锁能力，本文采用了薄栅氧、浅P+注入、镇流电阻结构，针对有源区和终端区结合部分易于电流集中的特点，本文对结合区结构做了适当调整，仿真验证发现采取这些措施后器件闩锁效应得到了很好的抑制。

5、对于器件的短路特性，分析了短路时间与栅长、集电极电压和Ⅳ缓冲层注入剂量之间的关系，为提高短路时间提供了设计依据。对于器件的温度特性，分析了通态压降、闩锁电流密度随温度的变化，仿真显示器件的通态压降正温度系数范围较宽，在较高的温度下器件仍具有较好的抗闩锁能力。在前面模拟分析的基础上，考虑各电学参数之间的折中关系，本文完成了1200V／15AFS—IGBT的设计，确定了器件结构尺寸及离子注入剂量等参数。通过软件模拟验证，器件耐压高于1200V，通态压降低于2．0V，具有较强的抗闩锁能力和短路能力，通态压降正温度系数范围较宽。最后，根

6、据器件参数设计了完整的工艺流程，并用Cadence绘制了版图。关键词：饱和压降，关断时问，击穿电压，终端结构，温度效应，短路特性，闩锁特性万方数据AbstractAbSt陷dTheInsulatedGateBipolarTransistorISwidelyusedinthefieldofpowerelectronicstoday．Ithastheadvantagesoffastswitchingspeed，lowpowerloss，highcurrentdensityandeasycontrol，etc．Asoneofthemo

7、stusedIGBTstructures，thefield—stopIGBThasmanyexcellentfeatures．Butitisstillintheprototypestageinourcountry．Therefore，theresearchanddesignofFS—IGBTisofgreatsignificance．ThebasicprinciplesofFS-IGBTareanalyzedinthispaper．Accordingtothetheoreticalexpressionofsaturationvo

8、ltageandbreakdownvoltage，theparametersthatinfluencethesepropertiesareobtained．Thentheeffectsofthegatelength，thebufferlayerconcentra