一种新型非穿通型IGBT

本文介绍了一种新型的非穿通型（ＮＰＴ）绝缘栅双极晶体管（ＩＧＢＴ）。该器件直接基于体硅材料上而没有任何降低寿命的步骤。论证了此器件能兼具低通压降、低开关损耗以及高压能力。与常规ＮＰＴ器件相比，其通态压降与关断损耗间的折衷关系更优越。分析了器件的温度特性及擎住特性。结果表明，这种ＮＰＴ结构的温度特性优良，短路电流能力非常高，无擎住发生。     

一种实用的IGBT驱动电路

一种实用的ＩＧＢＴ驱动电路张开如，程斌（山东矿业学院济南分院，济南，２５００３１）功率绝缘栅双极晶体管（简称ＩＧＢＴ）因具有开关频率高、通断电流大等优点而得到越来越广泛地应用。随之而来的各种驱动电路也应运而生，其中有分立元件构成的驱动电路，也有专用的...     

IGBT的发展现状及应用

介绍了绝缘栅双极晶体管（ＩＧＢＴ）的基本结构，工作原理及其在国内外的发展现状，并阐述了ＩＧＢＴ的独特性能及其在电力电子领域的应用。     

高压IGBT制造技术的最新动向

阐述了当前２．５－４．５ＫＶ高压ＩＧＢＴ的最新制造技术和典型器件结构，认为高压大电流ＩＧＢＴ器件的开发成功将为未来电力电子技术的发展提供新的机遇和挑战。     

IGBT的传输特性分析

对绝缘栅双极晶体管中宽基区、低增益ｐｎｐ晶体管与普通高增益晶体管之间的差异进行了综合分析，表明，ＩＧＢＴ的工作特性必须采用双极传输理论来描述。     

一种测试功率MOSFET热阻的新方法

阐述了一种测试功率MOSFET热阻的新方法。该方法选取漏源电流作为温度敏感参数,在相同漏源电压和栅源电压幅度下,当栅源电压条件由直流形式变为脉冲形式时,漏源电流是有差异的,这一差异是由结温的不同造成的。而脉冲栅源电压下环境温度的调整可以用来模拟直流条件下的结温,由此可以测得器件在直流条件下的热阻。该方法具有精度高、实现容易和操作方便等优点,可作为功率MOS器件结温和热阻的有效测试方法。     

一种测试功率MOSFET热阻的新方法

阐述了一种测试功率MOSFET热阻的新方法。该方法选取漏源电流作为温度敏感参数,在相同漏源电压和栅源电压幅度下,当栅源电压条件由直流形式变为脉冲形式时,漏源电流是有差异的,这一差异是由结温的不同造成的。而脉冲栅源电压下环境温度的调整可以用来模拟直流条件下的结温,由此可以测得器件在直流条件下的热阻。该方法具有精度高、实现容易和操作方便等优点,可作为功率MOS器件结温和热阻的有效测试方法。     

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。     

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。     

IGBT芯片静态输出曲线连续测量方法

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)芯片的静态输出曲线是考核其能量损耗及指导多芯片并联设计的重要指标之一。现有测量IGBT静态输出曲线的方法多采用商用化的功率器件分析仪,然而商业化功率器件分析仪存在价格昂贵、夹具单一的问题。亟需开发一种简单、快速、有效的静态输出曲线测量方法。面向高压IGBT芯片,提出一种新的静态输出曲线连续测量方法及测试电路,有效减小了IGBT芯片的电导调制效应和温升效应对静态输出曲线的影响。通过实时测量动态过程中的电压及电流,可以快速得到IGBT芯片静态输出曲线。通过对比本文连续法与功率器件分析仪的测量结果,证明了所提方法的有效性。     

高压Trench IGBT的研制

介绍了当前绝缘栅双极晶体管(IGBT)的几种结构及沟槽型IGBT的发展现况,分析了高电压沟槽型非穿通(NPT)IGBT的结构及工艺特点。通过理论分析计算出初步器件的相关参数,再利用ISE仿真软件模拟器件的结构及击穿和导通特性,结合现有沟槽型DMOS工艺流程,确定了器件采用多分压环加多晶场板的复合终端、条状元胞、6μm深度左右沟槽、低浓度背面掺杂分布与小于180μm厚度的器件结构,可以很好地平衡击穿特性与导通特性对器件结构的要求。成功研制出1 200 V沟槽型NPT系列产品,并通过可靠性考核,经过电磁炉应用电路实验,结果表明IGBT器件可稳定工作,满足应用要求。该设计可适合国内半导体生产线商业化生产。     

3300V沟槽栅IGBT的衬底材料的优化设计

使用TCAD仿真软件对3 300 V沟槽栅IGBT的静态特性进行了仿真设计.重点研究了衬底材料参数、沟槽结构对器件击穿电压、电场峰值等参数的影响.仿真结果表明,随衬底电阻率增加,击穿电压增加,饱和电压和拐角位置电场峰值无明显变化;随衬底厚度增加,击穿电压增加,饱和电压增加,拐角位置电场峰值降低;随沟槽宽度增加,饱和电压降低,击穿电压和拐角位置电场峰值无明显变化;随沟槽深度增加,饱和电压降低,击穿电压无明显变化,拐角位置电场峰值增加;随沟槽拐角位置半径增加,击穿电压和饱和电压无明显变化,但拐角位置电场峰值减小.选择合适的衬底材料对仿真结果进行实验验证,实验结果与仿真结果相符,制备的IGBT芯片击穿电压为4 128 V,饱和电压约为2.18 V.     

缓变场终止型IGBT特性的仿真

为改善场终止型绝缘栅双极型晶体管(FS-IGBT)电场终止能力的可靠性,对一种缓变场终止型绝缘栅双极型晶体管(GFS-IGBT)的特性进行了仿真研究.与传统FS-IGBT的突变场终止层不同,GFS-IGBT所具有的场终止层是一个厚度为20～30 μm,峰值掺杂浓度为3.5×1015 cm-3的缓变场终止层.采用Sentaurus TCAD仿真软件,对600 V/20 A的FS-IGBT与GFS-IG-BT和非穿通型IGBT (NPT-IGBT)在导通、开关和短路特性等方面进行了对比仿真.结果表明,在给定的参数范围内,GFS-IGBT具有更低的通态压降、良好的关断电压波形以及更小的关断能耗.最后介绍了一种针对600 V IGBT器件的缓变场终止结构的制造技术.     

基于电热耦合模型的功率器件结温预测

结温预测对于功率器件的可靠性分析具有重要意义,基于此,提出了一种基于电热耦合模型的功率器件结温预测方法。首先通过Twin Builder软件建立了绝缘栅双极晶体管(IGBT)的行为模型,通过电路仿真的手段获取IGBT的平均功耗为324 W;然后将IGBT的功耗代入有限元仿真模型中得到了IGBT模块温度场分布,最高温度为99.58℃;最后搭建了IGBT模块结温测试平台,将仿真结果与实验数据进行对比,验证温度场计算模型的有效性;并实验对比了IGBT功耗分别为119 W和294 W下的最高结温,得到的温度场计算误差在10%以内,验证了IGBT有限元模型的有效性。     

一种双发射极沟槽栅超结IGBT

本文对传统沟槽栅超结IGBT进行了改进,得到一种沟槽栅双发射极超结IGBT,本结构第一个发射极区域和传统IGBT结构一样能够发射电子、接收空穴,在p型柱顶部的第二个发射极区域能够起到空穴分流的作用,在有效地提高器件抑制闩锁的能力的同时,保持了超结IGBT器件的高击穿电压(BVoff)和低关断损耗(Eoss)。仿真显示在VGE=10V的条件下,改进结构的闩锁电流从15000A/cm2 提升至 28300A/cm2,器件的击穿电压为810V,在导通压降为1.2V的条件下,关断损耗为6.5 mJ/cm2。     

带有固定延迟时间的IGBT去饱和过流检测电路

提出了一款带有固定延迟时间的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)去饱和(DESAT)过流检测电路。在IGBT去饱和过流检测电路中加入固定延时电路,当检测到过流信号后关断IGBT,防止IGBT被烧毁。同时固定延时电路开始计时,经历了固定延迟时间后,电路错误信号清除,IGBT恢复正常工作状态,提高了IGBT功率回路的可靠性与安全性。将固定延时电路集成在IGBT驱动芯片中,提高了系统的集成度。采用UMC 0.6μm高压BCD工艺模型对去饱和过流检测电路进行前仿和后仿。仿真结果表明,采用线性温度补偿方法,基准电路的过流阈值电压典型值为6.97 V,温度系数为19.5×10^-6/℃。IGBT开启后消隐时间为920 ns。在不同工艺角仿真中,后仿固定延迟时间在2.8~4 ms之间变化,典型值为3.3 ms,使功率回路储能元件中的冗余能量充分释放。