具有低EMI和低开启损耗的浮空P区IGBT研究

为了优化浮空P区IGBT结构的电磁干扰噪声(EMI)与开启损耗(E_on)的折中关系,提出一种假栅沟槽连接多晶硅阻挡层的浮空P区IGBT结构。新结构在浮空P区内引入对称的两个假栅沟槽,并通过多晶硅层连接。假栅沟槽将浮空P区分为三部分,减少了栅极沟槽附近的空穴积累,降低了栅极的固有位移电流。二维结构仿真表明,在小电流开启时,该结构与传统结构相比,栅极沟槽空穴电流密度减小90%,明显降低了集电极电流(I_CE)过冲峰值和栅极电压(V_GE)过冲峰值,提高了栅极电阻对dI_CE/dt和dV_KA/dt的控制能力。在相同的开启损耗下,新结构的dI_CE/dt、dV_CE/dt和dV_KA/dt最大值分别降低32.22%、38.41%和12.92%,降低了器件的EMI噪声,并改善了器件EMI噪声与开启损耗的折中关系。     

具有多晶阻挡层的浮空P区IGBT开关特性研究

为了减少浮空P区IGBT结构的栅极空穴积累,改善结构的电磁干扰(EMI)噪声问题,从而提高结构电磁干扰噪声与开启损耗(E_on)之间的折中关系,研究提出了一种具有多晶硅阻挡层的FD-IGBT结构。新结构在传统结构的浮空P区上方引入一块多晶硅阻挡层,阻挡层接栅极,形成与N型漂移区的电势差。新结构在器件开启过程中,多晶硅阻挡层下方会积累空穴,导致栅极附近积累的空穴数量减少,从而降低浮空P区对栅极的反向充电电流。通过TCAD软件仿真结果表明,相比于传统FD-IGBT,新结构开启瞬态的过冲电流(I_CE)和过冲电压(V_GE)的峰值分别下降26.5%和8.6%,且在栅极电阻(R_g)增加时有更好的电流电压可控性;相同开启损耗下,新结构的dI_CE/dt、dV_CE/dt和dV_KA/dt最大值分别降低26.5%,15.1%和26.1%。     

IGBT关断瞬态电压尖峰影响及抑制

绝缘栅双极晶体管(IGBT)是一种性能优良的全控型电力电子器件,由于线路和器件内部分布电感的存在,关断时集电极电流的快速变化会感应产生一个较大的电压尖峰从而引起过电压击穿。分析了栅极结电容放电时间常数和拖尾电流对电压尖峰的影响,通过改变栅极驱动电阻和温度可以抑制电压尖峰。分析了电压尖峰引起过压击穿的失效机理以及失效模式,表明IGBT过压击穿引起失效的本质仍然是结温过高引起的热击穿失效。     

一种具有低EMI噪声的低阻空穴路径IGBT

为了解决浮空P区IGBT器件在小电流开启时存在较大EMI噪声的问题,提出了一种低阻空穴路径结构的IGBT。新结构在浮空P区中引入P+层以形成高低结,在开启过程中,较低电势的P+层加强了浮空P区空穴沿空穴路径地流出,呈现出低阻空穴路径,从而降低位移电流对栅极地充电,使得器件有较低的EMI噪声。仿真结果表明,在相同的开启功耗下,该结构相对于普通空穴路径的IGBT结构,能够明显降低器件的d IC/dt的最大值,抑制了器件的EMI噪声。     

6.5 kV SiC MOSFET的优化及开关特性

优化设计了电力系统用6.5 kV SiC MOSFET,测得该器件的导通电流为25 A,阻断电压为6 800 V,器件的巴利加优值(BFOM)达到925 MW/cm²。基于感性负载测试电路测试了器件的高压开关瞬态波形。在此基础上,借助仿真软件构建6.5 kV SiC MOSFET芯片级和器件级仿真模型,通过改变器件元胞结构、阱区掺杂浓度、栅极电阻、寄生电感等参数,研究了6.5 kV SiC MOSFET开关瞬态过程和电学振荡影响因素。结果表明,减小结型场效应晶体管(JFET)宽度有利于提高器件dV/dt能力,而源极寄生电感和栅极电阻是引起栅极电压振荡的重要因素。研究结果有助于分析研究6.5 kV SiC MOSFET在智能电网应用中的开关特性,使得基于SiC MOSFET的功率变换器系统具有更低的损耗、更高的频率和更高的可靠性。     

3300V逆导型IGBT器件仿真

基于现有仿真平台,设计一款3 300V/50A逆导型绝缘栅双极晶体管器件(逆导型IGBT或RC-IGBT),元胞采用场截止型平面栅结构,元胞设计中采用载流子增强技术(EP),元胞注入采用自对准工艺,背面P型集电极采用透明集电极技术,降低IGBT工作模式下的饱和压降。采用二维数值仿真研究了器件结构及结构参数对器件性能的影响,通过结构参数拉偏,折衷优化IGBT与内集成二极管的性能参数,仿真得到的3 300V/50A逆导型IGBT器件饱和压降为3.4V,二极管导通压降为2.3V,阈值电压为5.6V,击穿电压为4 480V,与相同电压等级的分立IGBT器件和二极管性能相当。     

了解这些 就可以搞懂IGBT

<正>绝缘栅双极晶体管（IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种三端功率半导体器件,主要用作电子开关,在较新的器件中以结合高效和快速开关而闻名。IGBT通过在单个器件中组合用于控制输入的隔离栅极FET和作为开关的双极功率晶体管,将MOSFET的简单栅极驱动特性与双极晶体管的高电流和低饱和电压能力相结合。IGBT用于中到大功率应用,如开关电源、牵引电机控制和感应加热。     

使用栅极电阻控制IGBT的开关

用于控制、调节和开关目的的功率半导体需要更高的电压和更大的电流。功率半导体的开关动作受栅极电容的充放电控制。而栅极电容的充放电通常又受栅极电阻的控制。通过使用典型的＋15V控制电压（VG（on））,IGBT导通,负输出电压为-5…-8…-15V时,IGBT关断。IGBT的动态性能可通过栅极电阻值来调节。栅极电阻影响IGBT的开关时间、开关损耗及各种其他参数,从电磁干扰EMI到电压和电流的变化率。因此栅极电阻必须根据具体应用的参数非常仔细地选择和优化。     

IGBT并联电流分配的研究

目前采用多个IGBT并联来提高电流容量在工业上得到广泛的应用。但IGBT自身参数的不一致以及电路结构布局的不对称,使得并联使用过程中电流分配出现不均衡现象,严重时甚至会烧毁器件。本文通过理论和实验分析,得出影响IGBT并联电流分配不均的原因。从而提出了改善IGBT电流不均的一些设施,最终选择对电路结构和栅极电阻进行优化来改善电流不均。     

IGBT集成驱动电路的分析与选用

<正> 1、概述IGBT 是绝缘门极双极型晶体管的缩写。它将 MOSFET 和GTR 的优点集于一身,既具有输入阻抗高、速度快、热稳定性好、电压驱动特点;又具有通态压降低,可以向高电压、大电流方向发展等综合优点,因此 IGBT 得到了普遍应用。驱动电路的结构和参数会对 IGBT 的运行性能产生显著影响,如开关时间、开关损耗、短路电流保护能力和抗 dv/dt 的能力等。     

压接型IGBT内部栅极电压一致性影响因素及调控方法

压接型绝缘栅双极晶体管(IGBT)的驱动印制电路板(PCB)寄生参数不一致会引起瞬态过程中内部IGBT芯片栅极电压不一致,芯片不能同时开通,造成芯片的瞬态不均流.结合压接型IGBT驱动PCB结构及运行工况,建立了包含驱动源、芯片模型、驱动PCB的一体化电路模型,分析了栅极内电阻、栅射极电容以及驱动电阻对驱动电压一致性的影响.在此基础上提出了驱动PCB电感匹配、并联芯片数匹配以及集中电阻补偿的驱动PCB的调控方法,以实现对栅极电压一致性的有效调控.研究表明驱动电阻是造成芯片栅极电压不一致的主要因素.利用上述调控方法可将芯片开通时间的不均衡度由79.2％分别降低至2.86％、7.1％和7.5％,实验验证了所提出的驱动PCB调控方法的有效性.     

模拟器件

ISO5500:隔离式栅极驱动器德州仪器推出一款面向绝缘栅双极型晶体管（IGBT）与MOSFET的隔离式栅极驱动器,其速度比同等光学栅极驱动器快约40%。该ISO5500的输入TTL逻辑与输出功率级通过电容二氧化硅（SiO₂）隔离层隔开,与其光耦合器及磁性隔离器相比,可将器件使用寿命延长1倍。该器件与隔离电源配合使用时,可阻隔高压、隔离接地、避免噪声电流进入本地接地,干扰或损坏敏感电路系统,从而提高电子产品的安全性与可靠性。     

新产品快讯

快捷推出新一代IGBT 快捷半导体公司最近推出新一代SMPS Ⅱ IGBT,以取代开关电源(SMPS)、功率因数校正(PFC)及其它大功率产品中使用的500V/600V MOSFET。它们的栅极驱动电压力8至10V,与MOSFET类似,因而不必重新设计栅极驱动电路。新的SMPSⅡ IGBT可以代替大功率MOSFET或者取代几个并联的MOSFET。与MOSFET相比,SMPS Ⅱ IGBT技术的功率密度、系统效率及可靠性都得到改善,系统工作频率可以达到150kHz,而电流不会减小。导通损耗很低,在高温时尤为明显。栅极电荷降低80％。SMPS Ⅱ IGBT可以用于各种功率转换器,包括单开关正向转换器。将SMPS Ⅱ IGBT与Stealth二极管装在一起可以降低EMI、开关损耗及导通损耗,并     

提高台面型大功率晶体管高温特性的尝试

一、引言 近年来,用平面台式工艺制作硅低频大功率管在我国发展很快,由于采用台面结构消除了平面结的弯曲部份,结变成平坦的平面,对同一电阻率,除了双面保护环新结构外,台面管的击穿电压是最高的。但是由于磨角腐蚀以形成台面而使PN结裸露在外,这就带来了台面容易沾污的问题,使PN结表面在器件工作温度下会产生较大的漏电流,使击穿电压下降因而器件容易穿通。所以对台面必须进行保护,从而使器件在较高的温度和一定的漏电流条件下具备较高的击穿电压,亦即使器件能有较好的使用性能和较高的可靠性。     

隔离式MOSFET驱动器IC功效在轻载时得到改善

许多现代功率MOSFET在5V时达到导通电阻的低值,甚至在栅极到源极电压为5V的情况下也可达到。然而．对于大功率MOSFET．特别是绝缘栅极双极晶体管（IGBT）．工程师更希望栅极到源极电压为12V-15V．因为这些电源开关的导通电阻在高栅极到源极电压情况下会进一步降低。     

采用Mini-SPM设计高压侧栅极驱动电路

Mini-SPM系列产品，为低功率（100W～2．2kW）电机驱动电路提供高效率、高可靠性和设计简便的方案。Mini-SPM采用内置高压驱动IC（HVIC）作为栅极驱动电路，使设计更简单紧凑，从而大幅降低整个系统的成本并提高可靠性，并且更为系统设计人员带来极佳的高压侧栅极电路设计灵活性。本文着重讨论Mini-SPM采用的高压侧栅极驱动电路的特点和优点。设计中采用外接栅极电阻优化开关损耗和开关噪声之间的权衡，降低可能引起HVIC误操作的电压应力。本文中的讨论在通常情况下适用于所有IGBT驱动IC种类。     

IGBT器件栅极漏电问题研究

IGBT器件具有输入阻抗高和导通压降低的优点,在大功率电力电子领域具有广泛的应用,但IGBT器件的栅极漏电问题严重影响产品的成品率和可靠性,是产品制造工艺控制的关键。栅极漏电问题主要由栅氧化层质量、多晶硅栅形貌以及栅极与发射极之间的隔离等问题所致,通常造成栅极短路漏电的原因比较容易发现,但栅极轻微漏电的原因比较复杂,需要通过科学的分析,才能找到问题的根源。通过对典型栅极漏电(栅极间呈现二极管特性)问题的调查,总结了解决问题的思路和方法,对IGBT芯片制造者或器件应用者有一定的参考作用。     

高可靠个生无焊压装IGBT的重要进展

介绍新型1800V400NPT结构的IGBT，新型IGBT芯片中，集成了栅极串联电阻，采用特殊的金属化结构，实现了发射极完全压装，栅极的压装则通过平面分布的结构实现。这些特点实现了器件的无焊连接和高可靠性。     

高亮度三极CNT-FED器件的研制

采用钠钙玻璃作为衬底材料,在常规丝网印刷工艺的基础上,设计制作了新型栅极-阴极组控制结构,实现了单条栅极对三个碳纳米管(CNT)阴极电子发射的成组控制。借助玻璃粉封接技术,研究了三极结构场致发射显示器件(FED)的封装和测试。结果表明,CNT-FED器件显示亮度高,阳极电压为1.6kV时,其最大亮度达710cd/m2;栅控特性良好,开启电压约为315V;显示的静态字符发光图像不仅证实了该器件的矩阵寻址功能已经实现,且具有良好的图形显示功能。     

耐电晕试验用高速脉冲电源的分析与设计

漆包线耐电晕试验用脉冲电源对电压变化率要求高,现有普通电源难以满足要求.提出一种漆包线耐电晕试验用高速脉冲电源设计.建模分析各元件参数和电路主要参数;选用耐高压的绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)以提高H桥输出电压;利用栅极电阻的阻值调节脉冲的上升/下降时间.仿真和实验表明,所设计的高速脉冲电源的电压变化率(dv/dt)为30 kV/us,即输出电压峰峰值3 kV的情况下,电压上升时间和下降时间为100 ns.