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逆导型IGBT电压回跳现象在电路应用中的影响分析 被引量：2
1
作者 黄靖杰 马柯 +1 位作者 犬石昌秀 张明 《电源学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期183-192,共10页
逆导型IGBT(RC-IGBT)是一种新型功率半导体器件,实现了IGBT和续流二极管的片内集成,具有体积小、成本低、功率密度高、正温度系数、良好的功率循环能力和关断特性等诸多优势。RC-IGBT正向导通时存在电压回跳现象,建立物理模型详细分析... 逆导型IGBT(RC-IGBT)是一种新型功率半导体器件,实现了IGBT和续流二极管的片内集成,具有体积小、成本低、功率密度高、正温度系数、良好的功率循环能力和关断特性等诸多优势。RC-IGBT正向导通时存在电压回跳现象,建立物理模型详细分析其产生机理及影响因素,得出了缓冲层掺杂浓度是决定回跳电压大小的重要因素。进一步通过控制变量法,利用TCAD仿真软件,从导通特性、并联均流特性和开关特性三个方面详细测试,分析了具有不同程度回跳现象的RC-IGBT在实际电路应用中的影响。通过合理的参数选择,可将回跳电压控制在可接受的范围内,并提高了器件的综合性能,为RC-IGBT设计优化和实际应用提供了有价值的参考和理论指导。 展开更多
关键词 逆导型IGBT 回跳现象 并联均流测试 软开关测试
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IGBT集电结局域寿命控制的比较与分析 被引量：4
2
作者 周新田 吴郁 +5 位作者 胡冬青 贾云鹏 张惠惠 穆辛 金锐 刘钺杨 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期114-118,141,共6页
新型的电场终止型绝缘栅双极晶体管(FS-IGBT)改善了传统穿通型(PT)IGBT性能上的不足,但对于1 200 V以下器件需要超薄片加工。为打破加工技术的限制,用简易的厚片工艺实现薄片性能,可以在集电结附近设置载流子局域寿命控制层(LCLC)来改... 新型的电场终止型绝缘栅双极晶体管(FS-IGBT)改善了传统穿通型(PT)IGBT性能上的不足,但对于1 200 V以下器件需要超薄片加工。为打破加工技术的限制,用简易的厚片工艺实现薄片性能,可以在集电结附近设置载流子局域寿命控制层(LCLC)来改善器件性能。目前有两种方案:将LCLC区置于集电区内形成内透明集电极IGBT(ITC-IGBT);或置于缓冲层内,形成缓冲层局域寿命控制IGBT。对这两种结构的600 V器件结合具体参数进行了仿真和比较。仿真结果表明,两种结构的器件可实现几近相同的折中特性,但当LCLC区位于缓冲层内时,需要更低的局域寿命,且更易发生通态特性的回跳现象,影响器件性能。因此将LCLC区置于集电区,即形成ITC-IGBT结构是一个更好的选择,为探索用厚片工艺制造高性能IGBT提供了必要的参考。 展开更多
关键词 载流子局域寿命控制层(LCLC) 内透明集电极绝缘栅双极晶体管(ITC—IGBT) 缓冲层局域寿命控制IGBT 折中特性 回跳现象
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回跳现象对RC-IGBT器件功率循环测试的影响
3
作者 谢露红 赵雨山 +3 位作者 邓二平 张莹 王哨 黄永章 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第14期5607-5618,共12页
逆导型绝缘栅双极型晶体管(reverse conducting insulated gate bipolar transistor,RC-IGBT)是一种新型IGBT器件,其在IGBT芯片结构中集成了一个快恢复二极管,具有成本低、封装工艺简单、功率密度高、抗浪涌电流能力高等特点,因而备受... 逆导型绝缘栅双极型晶体管(reverse conducting insulated gate bipolar transistor,RC-IGBT)是一种新型IGBT器件,其在IGBT芯片结构中集成了一个快恢复二极管,具有成本低、封装工艺简单、功率密度高、抗浪涌电流能力高等特点,因而备受工业界关注,对其可靠性的要求也越来越高。但是,由于RC-IGBT器件特殊的芯片结构,使得其输出特性曲线上具有回跳现象。而回跳现象是否会对RC-IGBT可靠性的考察产生影响还有待研究。因此文中首先深入分析回跳现象产生的机理,并结合考察器件可靠性最重要的实验——功率循环实验的原理阐述,分析得到回跳现象可能会对功率循环中结温测量、并联分流和功率循环寿命及失效形式3个方面产生影响,并通过设计实验进行论证。实验结果表明,回跳现象会对VCE(T)法进行结温测量产生影响,而对VF(T)法进行结温测量没有影响;通过并联分流实验发现,具有较小回跳电压的器件会在电流流过器件瞬间分得更多的电流,但是其影响时间较短;通过不同导通模式下的功率循环实验对比分析可知,回跳现象对分立器件的功率循环寿命及失效方式没有影响。 展开更多
关键词 逆导型绝缘栅双极型晶体管 回跳现象 结温测量 并联分流 功率循环测试
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逆导型IGBT技术发展综述 被引量：3
4
作者 吴郁 刘晨静 +3 位作者 金锐 王耀华 刘钺杨 温家良 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期3221-3230,共10页
由于逆导型IGBT（RC-IGBT）具有尺寸小、功率密度高、成本低等诸多优点,因此引起人们的广泛关注和研究。侧重适用于电网应用的高压器件,回顾了RC-IGBT的技术发展,包括原始结构和工作原理、回跳问题的解决、背面掺杂优化、二极管性能优... 由于逆导型IGBT（RC-IGBT）具有尺寸小、功率密度高、成本低等诸多优点,因此引起人们的广泛关注和研究。侧重适用于电网应用的高压器件,回顾了RC-IGBT的技术发展,包括原始结构和工作原理、回跳问题的解决、背面掺杂优化、二极管性能优化等方面的内容。基于引导IGBT区结构,还进一步综述了RC-IGBT的功耗优化、关断软度、短路坚固性、二极管浪涌电流和温度特性等性能优势。各方面的技术进步,有望使RC-IGBT在包括电网应用的各种领域中充分发挥其性能优势。 展开更多
关键词 逆导型IGBT 回跳现象 引导IGBT区 掺杂优化 性能优势 高电压
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氧化槽隔离型RC-IGBT的设计与仿真 被引量：1
5
作者 马丽 李伟 +3 位作者 李佳豪 谢加强 康源 王馨梅 《固体电子学研究与进展》 CSCD 北大核心 2017年第3期195-200,共6页
提出了一种新型的RC-IGBT器件,相比于常规RC-IGBT,新型的RC-IGBT在集电极侧引入了一个类似于栅极的多晶硅沟槽结构,不同之处是沟槽底部结构没有氧化层将多晶硅与硅体区相隔离,于是可将此重掺杂的多晶硅区作为新型的RC-IGBT的集电极的N+... 提出了一种新型的RC-IGBT器件,相比于常规RC-IGBT,新型的RC-IGBT在集电极侧引入了一个类似于栅极的多晶硅沟槽结构,不同之处是沟槽底部结构没有氧化层将多晶硅与硅体区相隔离,于是可将此重掺杂的多晶硅区作为新型的RC-IGBT的集电极的N+短路区,故称为TO-RC-IGBT(Trench oxide reverse conducting IGBT)。由于集电极P+阳极层与N+短路区之间的氧化层隔离,TO-RC-IGBT并未出现常规RC-IGBT导通时的回跳现象。为了避免产生回跳现象,常规RC-IGBT的元胞宽度通常达数百微米,而TO-RC-IGBT元胞宽度只有20μm,因而TO-RC-IGBT不会出现常规RC-IGBT的反向电流分布不均匀的问题。 展开更多
关键词 逆导型绝缘栅双极场效应晶体管 回跳现象 器件仿真
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一种带有p型阻挡层的新型阳极短路IGBT结构
6
作者 于佳弘 李涵悦 +3 位作者 谢刚 王柳敏 金锐 盛况 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期679-683,共5页
提出了一种可应用于高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的新型阳极短路IGBT结构。在n型截止区设计一个p型阻挡层,增加了集电极区域的短路电阻,从而完全消除传统阳极短路型IGBT开启时正向导通压降的回跳效应。p型阻挡层的位置对消除导通... 提出了一种可应用于高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的新型阳极短路IGBT结构。在n型截止区设计一个p型阻挡层,增加了集电极区域的短路电阻,从而完全消除传统阳极短路型IGBT开启时正向导通压降的回跳效应。p型阻挡层的位置对消除导通压降回跳现象至关重要。详细讨论了p型阻挡层的高度、宽度和水平位置对器件电学特性的影响。仿真结果表明,将一个传统结构的阳极短路型IGBT和一个具有高度为4μm、宽度为3μm的p型阻挡层的新型阳极短路型IGBT结构对比,在门极驱动电压为15 V的情况下,器件的正向导通压降从传统的4.60 V下降到3.95 V,关断时间从354 ns减少到305 ns。所提出的新结构能进一步有效折中IGBT器件正向压降与关断时间的矛盾关系。 展开更多
关键词 回跳现象 阳极短路绝缘栅双极型晶体管(IGBT) p型阻挡层 正向导通压降 关断时间
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多单元逆导型IGBT电压回跳现象的抑制策略研究 被引量：1
7
作者 常中科 犬石昌秀 唐厚君 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2020年第7期124-127,共4页
逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC-IGBT)在从单极性导通模式切换至双极性导通模式的过程中,存在特有的电压回跳现象,影响了器件的可靠性,增大了开关损耗。此处对RC-IGBT的导通过程进行了详细的理论分析,针对造成电压回跳现象的横向电子电流... 逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC-IGBT)在从单极性导通模式切换至双极性导通模式的过程中,存在特有的电压回跳现象,影响了器件的可靠性,增大了开关损耗。此处对RC-IGBT的导通过程进行了详细的理论分析,针对造成电压回跳现象的横向电子电流,使用微元法建立了电流微分模型,提出了一种通过优化器件底面布局来抑制电压回跳的解决策略,并给出了增加并联MOSFET单元数量、适当减小N^+短路区长度、调整N^+短路区位置等具体实施方案。该研究利用Silvaco TCAD仿真软件,结合半导体生产工艺,实现了实物RC-IGBT芯片的无回跳输出特性,有力验证了所提抑制策略的有效性,为RC-IGBT的设计提供了有价值的参考。 展开更多
关键词 逆导型绝缘栅双极型晶体管 电压回跳现象 横向电子电流
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