基于内透明集电极技术的超结IGBT仿真研究.pdf

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1、第46卷第l2期电力电子技术Vo1．46，No．122012年l2月PowerElectronicsDecember2012基于内透明集电极技术的超结IGBT仿真研究周东海，胡冬青，李立，魏峰(北京工业大学，北京100124)摘要：基于内透明集电极(ITC)IGBT技术，提出了一种ITC超结IGBT(SJ—IGBT)结构。利用器件仿真工具．研究了SJ·IGBT的导通、开关、短路特性，并与普通平面栅ITC．IGBT技术指标进行了对比。仿真重点侧重于局域载流子寿命控制层(LCLC)位置和控制层内载流子寿命对开关、短路特性

2、的影响。结果显示，与ITC—IGBT相比．sJ—IGBT通态压降与关断损耗折中技术曲线更加靠近原点，综合性能指标优于普通ITC—IGBT：同时．SJ．IGBT短路特性对LCLC位置和载流子局域寿命变化敏感度明显下降。关键词：绝缘栅双极型晶体管；超结；内透明集电极中图分类号：TN32文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)12—0057—03ResearchonSuperjuctionIGBTWithInternalTransparentCollectorTechnologyZHOUDong—hai，HU

3、Dong—qing，LIli，WEIFeng(Beo'ingUniversityofTechnology，BeO'ing100124，China)Abstract：AnewstructureofthesuperjunctionIGBT(SJ—IGBT)ispresented，whichbasesoninternaltransparentcollector(ITC)technology．DevicesimulationshavebeenperformedforSJ-IGBTandcommonplanarITC—IGBT

4、，theirI-Ucharac—teristics，switchingandshort—circuitperformanceshavebeencompared．Theefectsofthelocationandlifetimeofthelo—calcarrierlifetimecontrolonthedevicecharacteristicsabovearemainlydiscussed．ThesimulationresultsshowthattheSJ-IGBThasabettertrade—ofcurvethan

5、ITC-IGBT．andindicatethatthecomprehensiveperformanceofSJ—IGBTissuperiortocommonITC—IGBT．Meanwhile，thesensitivityofshort—circuitperformanceofSJ·IGBTobviouslydecrease．Keywords：insulatedgatebipolartransistor；superjunction；internaltransparentcollectorFoundationProje

6、ct：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．61176071)1引言集电极器件良好热可靠性的基础上。避免了超薄片工艺，利于技术推广和成品率提高⋯。实际制备就集电极空穴注入效率而言，IGBT经历了非样管测试结果发现其关断损耗略逊于先进FS透明集电极IGBT和透明集电极IGBT。对于耐压IGBT(芯片厚度仅为70Ixm)，但远优于采用全局600VIGBT．非透明集电极IGBT(如PTIGBT)具寿命控制的PTIGBTt2~。然而ITC．IGBT的坚固性

7、，有工艺成熟、成品率高的优点，但需借助电子辐射尤其是短路特性，对LCLC位置和局域寿命变化等寿命控制手段来提高开关速度，导通压降具有极其敏感。给实际器件制备带来一定限制。负温度系数。不利于大面积器件制备或器件并联为进一步降低1GBT器件关断损耗。提高其综使用；而透明集电极IGBT(如FSIGBT，NIGBT)合性能。同时降低短路特性对LCLC参数的敏感依靠透明技术来提高器件开关速度，器件内部载性．这里提出基于ITC技术的600VSJ—IGBT，通流子寿命可尽量高，导通压降具有正温度系数，器过器件仿真并与普通ITC—I

8、GBT对比，探究了LCLC件具有良好热可靠性，但需超薄片加工技术，极易位置及载流子寿命对二者开关、短路特性的影响。造成碎片、屈翘，导致成品率低和制造成本高。为此2007年某大学就ITC—IGBT申请专利，它是基2器件结构及模型选取于厚片技术．通过在集电区靠近集电结位置形成图1示出SJ—IGBT和实际流片用ITC．IGBT器具有很低载流子寿命的L