条纹集电极CIGBT的特性仿真研究.pdf

《条纹集电极CIGBT的特性仿真研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第48卷第3期电力电子技术Vo1．48．No．32014年3月PowerElectronicsMarch2014条纹集电极CIGBT的特性仿真研究朱祥宇，张海鹏，王俊强，王德君(1．大连理工大学，电子科学与技术学院，辽宁大连116024；2．杭州电子科技大学，电子信息学院，浙江杭州310018)摘要：在功率器件组合式绝缘栅双极型晶体管(CIGBT)的集电区采用条纹集电极结构，设计出一款3-3kV／800A条纹集电极CIGBT。根据条纹集电极CIGBT的基本结构，对器件的导通原理进行了详细分析，然后对条纹集电极CIGBT进行器件仿真验证，研究其通态特性和开关特性，并与相同器件参数

2、的传统CIGBT和IGBT进行仿真对比。研究结果显示，与IGBT相比，CIGBT可减小器件的通态压降和关断功耗；条纹集电极CIGBT与传统CIGBT相比可进一步减小器件的关断功耗，综合性能指标更优。关键词：绝缘栅双极型晶体管；条纹集电极；通态压降；关断功耗中图分类号：TN32文献标识码：A文章编号：1000—100X(2014)03—0074—03ResearchonStripedCollectorCIGBTWithCharacteristicSimulationZHUXiang—yu，ZHANGHal—pengz，WANGJun—qiang，WANGDe-jun(1．Dali

3、anUniversityofTechnology，Dalian116024，China)Abstract：A3．3kV／800Astripedcollectorclusteredinsulatedgatebipolartransistor(CIGBT)isdesignedanditson—stateperformanceandswitchingcharacteristicaresimulated．thecollectorregionofwhichisintegratedwithmulti-stripestructureinsteadofconventionalcolectors

4、tructure．Basedonthedesigneddevicestructure，theoperationprin-cipleofstripedcollectorCIGBTisanalyzed，anditson-stateperformanceandswitchingcharacteristicsarecomparedwiththoseoftraditionalCIGBTandIGBTwiththesameparameters．ThesimulationresultsindicatethattheCIGBThasloweron-statevoltagedropandturn

5、-ofpowerlossthanthoseofIGBT，while，thestripedcolectorCIGBTcanfurtherreduceturn·ofpowerlossthanthetraditionalCIGBT，whichrepresentsabettercomprehensiveperformancethanthetraditionalCIGBT．Keywords：insulatedgatebipolartransistor；stripedcolector；on-statevoltagedrop；turn-ofpowerloss1引言2器件结构及其设计原理IGB

6、Tt-】耐压设计在1．7kV或更高时．其通态图1示出传统CIGBT的剖面图和等效电路。压降和开关功耗非常大。使其不利于应用在更高IGBT和条纹CIGBT的剖面图如图2所示。可见传耐压范。CIGBT的晶闸管导通特性使其在较高统CIGBT与条纹CIGBT的发射极附近结构相同。耐压范围内工作时有较小的通态压降和开关功在图1b中，V1表示开关MOSFET，控制CIGBT的耗，并拥有饱和电流、无负阻效应等优于其他控制开关；V表示导通MOSFET，防止pnpn主晶闸管晶闸管器件[31的特性，因此得到了广泛关注。但相结构出现无负阻现象。T瑚由n．well，p-well和n—关研究仅停留在发射

7、极附近结构的改进。尚无关drift构成，II岬1由p集电极、n—drift和p-well构成，于对CIGBT集电极结构进行改进的研究报道。条和构成pnpn主晶闸管，其较高的电导调纹集电极结构能大幅降低器件开关功耗。制效应可减小通态压降。T由p-base，n—well和在此研究了CIGBT的工作原理．在CIGBT器p-well构成，控制CIGBT的饱和电流。件中采用条纹集电极结构．设计出3．3kV／800A条纹集电极CIGBT。将条纹集电极CIGBT与相同结构参数的传统CIGBT和IGBT进行