高di-dt的IGBT的分析與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),工業(yè)水平的逐步提高,在國(guó)家政策的支持下,半導(dǎo)體行業(yè)特別是電力電子技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。其中,絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域快速發(fā)展。并且IGBT越來越趨向于小型化、智能化。但是,目前IGBT的市場(chǎng)特別是消費(fèi)類電子產(chǎn)品,如汽車電子等,完全被國(guó)外半導(dǎo)體公司所壟斷。我國(guó)急需加快研究步伐,縮短差距。
　　本文基于與國(guó)內(nèi)某半導(dǎo)體公司的合作項(xiàng)目,研究一種具有高電流變化率(di/dt)控制能

2、力的IGBT,它主要應(yīng)用于汽車點(diǎn)火系統(tǒng)中。通過本研究能為后續(xù)相關(guān)產(chǎn)品提供一定的參考意義。高di/dt的IGBT的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)為,閾值電壓1.5V~2.2V,正向耐壓500V以上,導(dǎo)通壓降1V~1.3V,非鉗位感性負(fù)載開關(guān)(UIS)測(cè)試下的單脈沖雪崩能量大于300mJ,反向阻斷電壓大于30V。
　　本文的主要工作:
　　1,對(duì)IGBT的發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹,介紹了高di/dt的IGBT所應(yīng)用的汽車點(diǎn)火領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外基本情況。對(duì)IG

3、BT的基本工作原理和開關(guān)過程進(jìn)行介紹。由于應(yīng)用于汽車點(diǎn)火系統(tǒng)的高di/dt的IGBT需要比一般IGBT更大的安全工作區(qū),著重分析了IGBT開啟和關(guān)斷時(shí)的安全工作區(qū),提出了一些提高安全工作區(qū)的方法。分析了IGBT的di/dt的影響因素以及提出了提高IGBT對(duì)di/dt控制能力的可行方法。
　　2,簡(jiǎn)單介紹了應(yīng)用了高di/dt的IGBT的汽車點(diǎn)火系統(tǒng)的基本組成和發(fā)展,分析了IGBT作為點(diǎn)火開關(guān)器件的優(yōu)勢(shì)以及工作原理。提出了點(diǎn)火IGBT

4、的基本要求和所需要的可靠性參數(shù),特別是抗非鉗位感性負(fù)載開關(guān)(UIS)的能力。
　　3,通過大量仿真和優(yōu)化,設(shè)計(jì)了高di/dt的IGBT的工藝流程、元胞結(jié)構(gòu)及參數(shù)、終端結(jié)構(gòu),仿真基本達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。版圖設(shè)計(jì)采用了發(fā)射極鎮(zhèn)流電阻(EBR)結(jié)構(gòu)來提高電流控制能力。最后,通過對(duì)成功流片后的IGBT進(jìn)行了靜態(tài)參數(shù)的測(cè)試,測(cè)試結(jié)果基本符合要求,具體情況為:閾值電壓1.8V,反向阻斷電壓37V,正向耐壓合格。對(duì)動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試由于測(cè)試儀器的