4.5kviegt的ie效應與特性分析

1、分 類 號號U D CCC密 級級級學 號號 0 70 8 0 9 0 4 9 0、 砂瞬爭 了 ，去軍碩 士 學 位 論 文學 科 門 類 :學 科 名 稱 :指 導 教 師 :申 請 日 期 :摘 要- - - - - - - - - - - - - - - -論文 題 目: 4.skVIEGT 的 I E 效 應 與特 性 分 析學科 名 稱 : 微 電子 學 與 固體 電子 學研 究 生 : 賀 東 曉指 導教 師 : 王 彩

2、琳 副 教 授簽 名 : 唯 哪簽 名 :摘 要電子注 入 增 強 型 柵 極 晶體 管 IE G T (In j eeti onE n h a n cem en tG a t eT r a n si stor) 是 由 Io B T發(fā)展 而 來 的 。 1994 年 由 日本 東 芝 公 司 開 發(fā) 成 功 。 由于 I E G T 具 有 比 IG B T 更 強 的通 流 能 力 ，可 用 于 大 功 率 領 域 。 目前 ，只

3、有 日本 的 東 芝 、 日立 、三 菱 以及 瑞 士 的 A B B 公 司在 研 發(fā) 該類 產 品 ， 國 內 尚無 開 發(fā) 。本 文 較 為 系 統(tǒng) 地 分 析 了 I E G T 的結 構特 點 ， 工 作 原 理 及 其 特 性 。 先 利 用 I S E 軟 件 分 析了平 面柵 I E G T (P 一I E G T )， 溝 槽 柵 I E G T (T - I E G T ) 以及 帶 有 阻擋 層 的 T - I E

4、 G T 的 I E 效 應 ，模 擬 了三 種 結 構 在 常溫 和 高溫 下 的 導通 特 性 、阻 斷特 性 及 開 關特 性 ，提 取 了 P 一 I E G T 和T - I E G T 優(yōu) 化 設 計 的 結 構 參 數(shù) 。最 后 ，討 論 了 P 一 I E G T 的 高溫 門鎖 效 應 ，并 設 計 了其 高 壓終端 結構 。主 要 研 究 內容 如 下 :首先 ，介 紹 了 I E G T 的 結 構特 點 、工 作

5、機 理 及 其 各 項 特 性 ，分 析 了 I E 效應 的產 生機理及 IE G T 的安 全 工 作 區(qū) (SO A )。第 二 ，研 究 了結 構 參 數(shù) 對 I E 效 應 的 影 響 。結 果 表 明 ，隨著 柵 極 長 度 增 加 ，P 一 I E G T 的I E 效應 逐 漸 增 強 并 趨 于 穩(wěn) 定 ，通 態(tài) 壓 降 降低 ，關 斷 時 間延 長 ; 溝 槽 的深 度 和 寬度 的增 加都 會 使 T - I E

6、G T 的 I E 效 應 增 強 ， 通 態(tài) 壓 降 降低 ;阻 擋 層 的 厚 度 和 濃 度 的 增 加 會 導 致 T - I E G T器 件 I E 效 應 增 強 ，通 態(tài) 壓 降 下 降 。第 三 ，模 擬 了 I E G T 的 各 項特 性 。結 果 表 明 ，F(xiàn) S 層 濃 度 和 厚 度 、集 電極 厚 度 、n + 發(fā)射 區(qū) 的長度 、少 子 壽 命 等 參 數(shù) 強 烈 地 影 響 I E G T 器 件 通

7、態(tài)特 性 和 開 關 特 性 。溝 槽 深 度 和 寬度 ，以及 阻擋 層 的濃 度 的增 加 都 會 影 響 T - I E G T 器 件 的 阻 斷 電壓 下 降和 峰 值 電場 轉 移 ，并增 加 T - I E G T 的 輸 入 輸 出 電容 。第 四 ，討 論 了 高 溫 對 I E G T 關 鍵 特 性 參 數(shù) 的影 響 。結 果 表 明 ，隨溫 度 升 高 ，阻 斷 電壓是 先 增 大 后 減 小 ，通 態(tài) 壓 降

8、先 減 小 后 增 大 ， 門鎖 電流 會 明顯 下 降 。第 五 ，設 計 了 P 一 I E G T 的 高 壓 終 端 結 構 。結 果 表 明 ，場 環(huán) 和 場 板 結 合 使 用 不 僅 可 以提高 正G T 的表 面 擊 穿 電 壓 ， 還 可 節(jié) 省 芯 片 面 積 。 并 且 ， 在 每 級 場 環(huán) 之 間 設 置 場 板 效 果 更 好 。關 鍵 詞 : 電力 半 導 體 器 件 ; 電子 注 入 增 強型 柵 極 晶