基于TCAD的VDMOS功率器件仿真研究

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1、黑龙江大学硕士学位论文基于TCAD的VDMOS功率器件仿真研究姓名：姜伟申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：窦雁巍20091020中文摘要功率VDMOS是功率电力电子的主流产品之一。它具有高输入阻抗、高开关速度、很好的热稳定性以及宽安全工作区等特点，广泛地应用于马达驱动、开关电源、汽车电子、节能灯等各种领域。根据本课题组研究工作可知，VDMOS功率器件的研制在我国目前还属于起步阶段，对于高压VDMOS的研究还不够成熟。因此本课题旨在设计VDMOS功率器件模型并对其进行仿真研究。通过计算和仿真分析找出高压V

2、DMOS器件结构最佳化的设计，器件达到漏源击穿电压650V的基本要求。本文介绍了VDMOS功率器件的基本结构和工作原理及VDMOS的静态和动态两部分的特性参数。静态特性中关键的就是击穿电压和导通电阻的权衡问题，而动态特性主要是对寄生电容和开关特性进行分析。器件设计方面，从结构及参数出发进行设计计算，并分析了元胞基本结构，在满足预计设计的击穿电压基础上，设计了器件各部分的掺杂浓度，根据VDMOS的基本设计参数，做出网格分布图及半胞结构图，利用MEDICI软件对器件的静态特性和动态特性进行了仿真，并对仿真结果进行了分析。在静态

3、特性中，主要对击穿电压，I-V输出特性、转移特性进行了仿真分析。随着温度的增加，阈值电压减少。在动态特性方面，主要对电容特性和开关特性进行仿真分析，得出比较满意的结果，达到设计要求。关键词：VDMOS功率器件：击穿电压；导通电阻；MEDICI黑龙江大学硕士学位论文AbstractPowerVDMOSisawidelyusedpowersemiconductordeviceinswitched．modelpowerconveners，motorcontrol，automotiveelecrtonics，lampballast

4、s，andSOforth，becauseitoffersbetterPerformanceinswitchingspeed，inputimpednace，thermalstabilityandsafetyoperatingareathanbipolarpowertransistor．TheresearchonhighvoltageVDMOShasnotbeenmature．ThepurposeofthisthesisistodesignandsimulateVDMOSpowerdevisemodel．Theoptimiza

5、tiondesignofstructurehasbeenfoundonhigh-voltageVDMOSbycalculationandsimulationanalysis．ThebasicrequireoftheVDMOSdeviseachievesbreakdownvoltageabout650V．Thearticleanalyzeditsbasicstructureandprinciple．Staticandtransientstatepropertyparametershavebeendiscussed．Theke

6、yoneinthestaticstateisusedtoovercomethetradeoffbetweenbreakdownvoltageandON—resistanceofpowerVDMOS．Parasiticcapacitanceandon—offstateoftransientpropertyhavebeenanalyzed．Inthestructuredesignprocess，thethesisdesignedandcalculatedparameters．Theessentialcellstructureh

7、asbeenanalyzed．ItdesigneddopingconcentrationofVDMOSdeviseeachsectiontosatisfyrequiredbreakdownvoltage．Eventually，basedonparametersdesigned，meshdistributionandhalfacellstructureplotshavebeenobtained．Wi也MEDICIsoftware，theStaticandtransientstatepropertyhavebeensimula

8、ted，andtheresultshavebeenanalyzed．Inthestaticstate，thepapersimulatedbreakdown，I—Voutputcharacter,transfercharacter．Withthetemperatureincreased，thethresh