利用电阻场板提高SOI-LIGBT的性能

通过在SOI-LIGBT中引入电阻场板和一个p-MOSFET结构,IGBT的性能得以大幅提高.p-MOSFET的栅信号由电阻场板分压得到.在IGBT关断过程中,p-MOSFET将被开启,作为阳极短路结构起作用,从而使漂移区的过剩载流子迅速消失,IGBT快速关断.而且由于电场受到电阻场板的影响,使得过剩载流子能沿着一个更宽的通道流过漂移区,几乎消去了普通SOI-LIGBT由于衬偏造成的关断的第二阶段.这两个因素使得新结构的关断时间大大减少.在IGBT的开启状态,由于p-MOSFET不导通,因此器件的开启特性几乎与普通器件一致.模拟结果表明,新结构至少能增加25%的耐压,减少65%的关断时间.     

利用电阻场板提高SOI-LIGBT的性能

通过在SOI LIGBT中引入电阻场板和一个p MOSFET结构 ,IGBT的性能得以大幅提高 .p MOSFET的栅信号由电阻场板分压得到 .在IGBT关断过程中 ,p MOSFET将被开启 ,作为阳极短路结构起作用 ,从而使漂移区的过剩载流子迅速消失 ,IGBT快速关断 .而且由于电场受到电阻场板的影响 ,使得过剩载流子能沿着一个更宽的通道流过漂移区 ,几乎消去了普通SOI LIGBT由于衬偏造成的关断的第二阶段 .这两个因素使得新结构的关断时间大大减少 .在IGBT的开启状态 ,由于p MOSFET不导通 ,因此器件的开启特性几乎与普通器件一致 .模拟结果表明 ,新结构至少能增加 2 5 %的耐压     

具有动态控制阳极短路结构的高速IGBT

利用动态控制阳极短路的基本原理，提出了一种实现高速IGBT 的新思路．该结构的关键是引入了一个常开型p MOSFET，在IGBT导通时关断，不增加导通 损耗，而在器件关断过程中能阻止阳极继续向漂移区注入少数载流子，同时为载流子流入阳 极提供一条通道，使其快速关断．理论分析和模拟结果证明，该结构在击穿电压、导通损耗 不变的情况下，能将关断时间减少75%以上．应用这样的结构只需增加两个分压比一定的分 压电阻．新结构对驱动电路的要求与普通IGBT完全一致，是一种实用的高速IGBT结构．     

具有动态控制阳极短路结构的高速IGBT

利用动态控制阳极短路的基本原理，提出了一种实现高速IGBT 的新思路．该结构的关键是引入了一个常开型p MOSFET，在IGBT导通时关断，不增加导通 损耗，而在器件关断过程中能阻止阳极继续向漂移区注入少数载流子，同时为载流子流入阳 极提供一条通道，使其快速关断．理论分析和模拟结果证明，该结构在击穿电压、导通损耗 不变的情况下，能将关断时间减少75%以上．应用这样的结构只需增加两个分压比一定的分 压电阻．新结构对驱动电路的要求与普通IGBT完全一致，是一种实用的高速IGBT结构．     

一种利用高介电常数薄膜改进的快速关断SOI-LIGBT

介绍了一种利用高介电常数薄膜改进的、制作于绝缘衬底上的横向绝缘栅双极型晶体管(SOI-LIGBT)。一方面,覆盖在硅表面的高介电常数薄膜具有引导电通量的作用,可优化器件漂移区的表面电场分布,在器件耐压等级不变的情况下,节约芯片面积,提高导电能力。另一方面,采用高介电常数薄膜有利于减少漂移区中存储的非平衡载流子,可缩短器件的关断时间,降低器件的关断损耗。仿真结果表明,相比于传统500 V等级的SOI-LIGBT,利用高介电常数薄膜改进的新器件可使器件长度缩短15%,导通压降降低10%,关断时间缩短42%,关断损耗减小61%。     

一种具有载流子存储层的500 V高速SOI-LIGBT

为了改善LIGBT的关断特性,已有一种采用PMOS管来控制LIGBT阳极空穴注入的方法。在此基础上,提出了一种具有载流子存储效应的高速SOI-LIGBT结构。采用二维仿真软件MEDICI,对器件P-top区的剂量、载流子存储层的长度、掺杂浓度等参数进行优化设计。结果表明,SOI-LIGBT的击穿电压为553 V,正向压降为1.73 V。关断时,引入的PMOS管可以阻止LIGBT阳极向漂移区注入空穴,使器件的关断时间下降到13 ns,相比传统结构下降了87.6%。     

一种新型高发射效率的阳极短路IGBT

提出了一种新型的双发射短接的阳极短路IGBT结构,该结构有两个空穴放射区和二氧化硅阻挡层。首先,第二发射区可以增加空穴的发射效率同时阻止电子直接流向金属,增加了阳极上的电阻和电压,有效的抑制了负阻效应;另一方面,二氧化硅阻挡层使得大量电子聚集在阳极区附近,进一步降低了导通压降。结果表明：相对于传统NPT IGBT, NPN-IGBT和阳极短路IGBT,导通压降分别降低了10%, 17%, 30%。另外,这种阳极短路结构由于有一个电子通道,在关断过程中可以像阳极短路结构一样抽取过剩载流子,使得其关断时间很短,在同样的导通压降下关断,相对于传统NPT IGBT,NPN-IGBT和阳极短路IGBT,关断损耗分别降低了43.7%, 32%, 28%。这种新结构最终实现了导通压降和关断损耗之间很好的折中。     

1200V场终止型绝缘栅双极晶体管的ADE物理建模及参数提取

绝缘栅双极晶体管（IGBT）是微电子学研究的热点之一,而相关电路仿真迫切需要该器件的等效模型.本文提出基于傅里叶解双极扩散方程（ADE）的1200V场终止型IGBT物理模型,通过RC电路等效漂移区载流子分布,精确求解双极扩散方程.该模型针对大功率IGBT的工作原理,采用大注入假设条件,在综合分析场终止层的同时,根据1200V场终止型IGBT的特点考虑漂移区载流子的复合效应.在提取器件模型所需的关键参数后,用实际IGBT的测量结果对该模型的仿真结果进行了验证,通过分析静态以及关断瞬态特性曲线,仿真与实验数据误差均值小于8%,证明所建模型及参数提取方法的精确度.     

具有L型栅极场板的双槽双栅绝缘体上硅器件新结构

为了降低绝缘体上硅（SOI）功率器件的比导通电阻,同时提高击穿电压,利用场板（FP）技术,提出了一种具有L型栅极场板的双槽双栅SOI器件新结构.在双槽结构的基础上,在氧化槽中形成第二栅极,并延伸形成L型栅极场板.漂移区引入的氧化槽折叠了漂移区长度,提高了击穿电压;对称的双栅结构形成双导电沟道,加宽了电流纵向传输面积,使比导通电阻显著降低;L型场板对漂移区电场进行重塑,使漂移区浓度大幅度增加,比导通电阻进一步降低.仿真结果表明：在保证最高优值条件下,相比传统SOI结构,器件尺寸相同时,新结构的击穿电压提高了123%,比导通电阻降低了32%;击穿电压相同时,新结构的比导通电阻降低了87.5%;相比双槽SOI结构,器件尺寸相同时,新结构不仅保持了双槽结构的高压特性,而且比导通电阻降低了46%.     

一种低功耗4H-SiC IGBT的仿真研究

针对传统沟槽栅4H-SiC IGBT关断时间长且关断能量损耗高的问题,文中利用Silvaco TCAD设计并仿真了一种新型沟槽栅4H-SiC IGBT结构。通过在传统沟槽栅4H-SiC IGBT结构基础上进行改进,在N ⁺缓冲层中引入两组高掺杂浓度P区和N区,提高了N ⁺缓冲层施主浓度,折中了器件正向压降与关断能量损耗。在器件关断过程中,N ⁺缓冲层中处于反向偏置状态的PN结对N ^-漂移区中电场分布起到优化作用,加速了N ^-漂移区中电子抽取,在缩短器件关断时间和降低关断能量损耗的同时提升了击穿电压。Silvaco TCAD仿真结果显示,新型沟槽栅4H-SiC IGBT击穿电压为16 kV,在15 kV的耐压设计指标下,关断能量损耗低至4.63 mJ,相比传统结构降低了40.41%。     

一种具有低寿命区的阳极短路4H-SiC IGBT仿真研究

传统沟槽型4H-SiC IGBT中关断损耗较大,导通压降和关断损耗难以折中。针对此问题,文中提出了发射极区域含有低寿命区,同时集电区引入阶梯型集电极的LS-IGBT结构来降低器件的关断损耗。通过同时控制集电区注入的空穴载流子数量和P基区载流子的寿命,在基本维持器件击穿电压的前提下降低器件的关断损耗。使用Silvaco Atlas器件仿真工具对改进结构进行特性仿真分析,并与传统结构进行对比。仿真结果显示,在击穿电压一致的前提下,新结构的关断损耗提升了84.5 %,同时器件的导通压降降低了8.3 %,证明了设计思想的正确性。     

A novel TFS-IGBT with a super junction floating layer

A novel trench field stop (TFS) IGBT with a super junction (SJ) floating layer (SJ TFS-IGBT) is proposed.This IGBT presents a high blocking voltage (>1200 V), low on-state voltage drop and fast turn-off capability. A SJ floating layer with a high doping concentration introduces a new electric field peak at the anode side and optimizes carrier distribution, which will improve the breakdown voltage in the off-state and decrease the energy loss in the on-state/switching state for the SJ TFS-IGBT. A low on-state voltage (VF) and a high breakdown voltage (BV) can be achieved by increasing the thickness of the SJ floating layer under the condition of exact charge balance. A low turn-off loss can be achieved by decreasing the concentration of the P-anode. Simulation results show that the BV is enhanced by 100 V, VF is decreased by 0.33 V (at 100 A/cm2) and the turn-off time is shortened by 60%, compared with conventional TFS-IGBTs.     

一种带有超结浮空层的槽栅场阻IGBT

本文提出了一种带有超结浮空层的槽栅场阻IGBT,它具有高的击穿电压(>1200V),低的正向压降和快速的关断能力。高掺杂的 SJ 浮空层在阳极侧引入了电场峰的同时优化了器件内载流子分布,带来关态击穿电压提高,开态、开关态能量损耗减少等好处。在保持电荷平衡的前提下,增加 SJ 浮空层的厚度可以提高击穿电压和降低正向压降,降低 P 型阳极浓度可以减少关断损耗。与传统结构相比,新结构击穿电压提高了100V,正向压降降低了0.33V（电流密度为100A/cm2）,关断时间缩短了60%。     

SOI-LIGBT N-Buffer参数的研究

基于SOI-LIGBT(Silicon-on-Insulator-Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor),采用二维器件模拟软件Tsuprem4和Medici,仿真N-buffer的注入剂量和结深的变化对器件击穿电压和开态电流能力等参数的影响.通过分析,得出实现击穿电压、开态电流和关断时间折中的一般方法和优化N-buffer设计的一般结论.这不仅适用于该器件的设计,而且对其他LIGBT及纵向IGBT器件的N-buffer设计也有所裨益.     

Trench SJ IGBT 的仿真研究

本文对沟槽型超结绝缘栅双极晶体管(trench SJ IGBT)进行了全面的分析,并通过Sentaurus TCAD仿真软件将其与沟槽型场截止绝缘栅双极晶体管(trench FS IGBT)进行了详尽的对比,仿真结果显示,在相同的条件下与trench FS IGBT 相比,trench SJ IGBT 的击穿电压提高了100 V,饱和导通压降降低了0.2 V,关断损耗减少了50%。最后,文章研究了电荷不平衡对trench SJ IGBT 的动静态参数的影响。对各参数和它们对电荷不平衡的灵敏度之间的折中进行了讨论。     

一种具有部分高介电常数介质调制效应的IGBT

提出了一种具有高介电常数介质填充沟槽的绝缘栅双极晶体管(IGBT).分析了高介电常数介质调制效应.结果表明,与普通场阻型IGBT相比,该器件的击穿电压提高了 8％,通态压降减小了 8％,关断损耗降低了 11％;在相同通态压降下,该器件的关断损耗降低了 35％.在栅极与原HK介质之间增加介电常数更高的介质,进一步提升了该...