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2、92to.com的支持!第25卷3期 半 导 体 杂 志 2000年9月双极—MOS功率半导体器件的发展动态金湘亮 曾云 成世明 张红楠(湖南大学应用物理系,湖南长沙 410082)Ξ摘要:比较了双极—MOS功率半导体器件的五种基本构成方式;然后介绍该类器件发展的最新动态,着重阐述几种最新器件;最后分析预测了这类器件发展的方向。关键词:双极;MOSFET;功率器件中图分类号:TN323.4 文献标识码:A 文章编号:1005-3077(2000)-03-3
3、8-06DevelopmentofBIMOSFETPowerDevicesJINXiang-liang ZENGYun CHENGShi-ming ZHANGHong-nan(DepartmentofAppliedPhysics,HunanUniversity,Changsha410082)Abstract:ThispapersummarizesandcomparesfivebasicstructuresandcharacteristicsofBIMOSFET.Thenewdevelopmenton
4、BIMOSFETareintroducedandtheemphasisonafewofrecentBIMOSFETdevicesisplaced.Atlasttheauthoranalysis’sandforecaststhedevelopmentdirectionofBIMOSFET.Keywords:Bipolar;MOSFET;PowerDevices 1957年晶闸管的出现标志着半导体器件扩展到强电领域,新型功率半导体器件的不断涌现,形成了一门介于电力、电子、控制之间的边缘学科———电力电
5、子学。 经过40多年的努力,半导体器件专家制造出了许多快速、易于控制的新型功率半导体器件。总的说来,大概经历了四代产品。五十年代出现的可控硅SCR(SiliconControlledRectifier)为代表的第一代产品,其极大的电流、功率容量是当时其它电力器件无法比拟的;但因其需强制关断的不可控性使控制电路非常复杂,限制了它的应用。第二代产品以可关断晶闸管GTO15(GateTurnOffThyristor)、达林顿晶体管GTR(DarlingtonTransistor)为代表,解决了第一代产品
6、不可控性的问题;但却面临驱动电流大、功耗损失大的问题。七十年代末出现了以功率MOS场效应管(POWERMOSFET)、静电感应晶体管SIT(StaticInducedTransistor)为代表的第三代功率器件,解决了电力双极晶体管许大电流控制的问题。这代产品以压控为特征,与双极型功率器件相比,具有开关速度快、输入阻抗高、无二次击穿现象、驱动电路简单等特点;但其导通电阻限制了电流容量和功率容量。如何解决功率半导体器件既具有功率MOS场效应晶体管的高输入阻抗、低输入功率,又具有双极功率器件的大电流容量
7、、较低通态电导的问题呢?至今,已知的唯一方法是既利用多子、又利用少子,即构Ξ收稿日期:2000-04-25?38?第25卷3期 半 导 体 杂 志 2000年9月成双极—MOS复合晶体管(BIMOSFET)[1]。最早利用这一原理的是Sharp和Dutton(1978)利用DMOS技术以及Baliga(1979)利用V沟道15MOS技术分别实现了MOS/晶闸管结构[2]。八十年代双极—MOS复合器件得到了迅速发展,出现了以GAT晶体管(GateAs2soc
8、iatedTransistor)、绝缘栅双极晶体管IGBT(InsulateGateBipolarTransistor)、静电感应晶闸管SITH(StaticInducedThyristor)为代表的第四代功率半导体产品。 本文首先概述了双极—MOS复合器件的五种基本构成方式,并比较了它们的优缺点,给出了控制、工作的时序图;然后介绍该类器件发展的最新动态,着重阐述几种最新器件;最后分析预测了这类器件发展的方向。1 双极—MOS复合器件的基本组成形式及比较 把具有高
