IGBT器件结构的改进与器件性能的提升

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绝缘栅型双极晶体管(IGBT-Insulated Gate Bipolar Transistor)器件因其具备良好的开关速度、较低的功耗和易于控制和驱动的特性而被广泛应用于电力电子领域。IGBT结构上是一种MOSFET和双极型晶体管的复合器件。它兼具MOSFET功率器件易于控制和驱动、开关频率较高的优点以及功率晶体管的导通电流大、导通压降和损耗较小的显著优点。然而IGBT导通过程中的大注入效应(电导率调制效应)在降低器件的导通压降和损耗的同时也导致了IGBT器件的开关性能的下降和开关损耗的增加。本文利用了半导体器件模拟仿真软件Medici对IGBT器件的结构进行模拟仿真。通过在常规IGBT器件结构中引入“Super Junction”的结构并对IGBT器件参数的优化,实现了IGBT器件结构中少数载流子分布的优化和器件开关性能以及耐压性能的提升。由仿真结果可知,具有“Super Junction”的PT-IGBT器件的关断时间仅为常规PT-IGBT器件关断时间的15%。
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