随着节能减排的迫切需求,如何高效化地使用电能越来越被重视,功率半导体器件作为电能处理和转换的枢纽,在电能的高效率转化中起着至关重要的作用。绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）是目前运用较为普遍的功率半导体器件之一,兼具场效应晶体管和双极型晶体管的特点,具有导通损耗低、输入电阻大等优势。IGBT导通压降低是由于导通时漂移区内的电导调制,大量空穴和电子存储在漂移区内,使得漂移区等效电阻大幅降低。然而,器件的关断损耗也会因此变大,Von与Eoff存在折中关系。为了优化Von与Eoff的折中关系,人们提出了超结技术、短路阳极技术等方法,但同时又引入了新的问题,例如传统超结结构导致Von增大、浮空P型超结结构导致耐压降低以及短路阳极技术会带来snapback现象等。针对超结技术和短路阳极技术存在的问题,本文提出了两种新结构:1.针对超结IGBT存在的问题,提出具有自适应空穴通路的超结IGBT器件。新器件在发射极一侧引入自适应空穴通路。在正向导通时,自适应空穴通路被耗尽并形成空穴的势垒,防止了漂移区内的空穴在导通时被抽走,增强了电导调制效应,降低了器件的Von;正向阻断时,自适应空穴通路将P柱与发射极短接,防止了P柱电势随集电极电压上升而上升,超结对电场有了更好的调制,有效提高了器件的正向阻断电压;在关断过程中,自适应空穴通路逐渐从耗尽状态变为中性状态,空穴可以通过此通路被发射极快速抽走,Eoff得以降低;在开启的初始阶段,从集电极注入并堆积在槽栅下方的空穴可以通过空穴通路被抽走,器件开启时的反向位移电流被抑制,栅控能力得到有效增强。根据仿真结果,新结构与传统超结IGBT相比,在相同的Eoff情况下,将Von降低了43.1%,同时使得器件电学性能对于N/P柱掺杂浓度不敏感;与浮空P柱超结IGBT相比,将正向阻断电压提高了19.7%,在相同Von情况下,将Eoff降低了50.5%,同时,在相同的开启损耗Eon时,使IGBT的d IC/dt降低了47.2%,使FWD的d VKA/dt的下限值降低了68.1%,增强了抗电磁干扰能力,同时在相同FWD的d VKA/dt值时,使Eon降低了28.2%。2.针对短路阳极技术存在的问题,提出一种具有自适应开关n-MOS的LIGBT器件。新结构在阳极一侧引入了具有自适应开关功能的n-MOS。在正向导通时,由于阳极电压没有达到n-MOS的阈值电压,n-MOS无法开启,不能进入单极模式,有效避免了snapback现象的发生;正向阻断时,n-MOS开启并形成一条电子泄漏电流的流通路径,防止了IGBT寄生PNP晶体管被打开,有效提高了器件的耐压;关断过程中,阳极电压升高使n-MOS开启,在阳极处的电子可以通过n-MOS被快速抽走而不用等待复合而消失,器件关断时的电流拖尾现象得到缓解,关断损耗得以减小。仿真结果显示,在负载电流为100A/cm~2,相同Von的情况下,新结构的Eoff比传统LIGBT降低了37.2%,相同Eoff的情况下,新结构的Von比SSA LIGBT降低了21.7%;而在负载电流为200A/cm~2,相同Von的情况下,新结构的Eoff比传统LIGBT降低了26.7%,相同Eoff的情况下,新结构的Von比SSA LIGBT降低了23.1%。此外,新结构还将耐压值提高了13.9%。