高壓IGBT的建模與仿真.pdf

1、功率器件的應(yīng)用推動了電力電子行業(yè)的迅速發(fā)展。一個理想的功率器件，希望其在關(guān)斷時具有非常高的耐壓能力，在通態(tài)時具有較低的正向壓降；不僅能夠承受非常大的電流密度，還具有較高的開關(guān)速度。然而，在實際的設(shè)計過程中，需要在上述需求之間進行折中，來達到預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)。
　　IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）從1982年開始商業(yè)化，之后得到迅猛的發(fā)展。目前，國外公司已經(jīng)成功推出性能優(yōu)異的第六代產(chǎn)品。然而，國內(nèi)卻不能生產(chǎn)IGBT。沒有國內(nèi)產(chǎn)品的競爭，

2、使得其價格非常昂貴。因此，需要加緊研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的IGBT器件。
　　本論文簡要介紹了IGBT的理論知識，包括器件的工作原理，閂鎖效應(yīng)，工作模式，擊穿電壓和開啟關(guān)斷過程等。論文使用器件仿真工具Medici對設(shè)計的器件結(jié)構(gòu)進行仿真。
　　IGBT的縱向結(jié)構(gòu)分為 NPT（非穿通）和PT（穿通）兩類，其它的結(jié)構(gòu)都可以劃到這兩個之中的一個。本論文分別對兩種器件的結(jié)構(gòu)進行了研究和設(shè)計，通過仿真熟悉了參數(shù)對器件性能的影響，并對器件

3、結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化。最終得到的結(jié)果分別為：NPT結(jié)構(gòu)在300K時，閾值電壓為3.6V，正、反向擊穿電壓分別為1183.2V和1217.6V，正向壓降為1.24V，開啟時間大約是0.1μs，關(guān)斷時間略小于1.1μs；PT結(jié)構(gòu)在300K時，閾值電壓大約為2.9V，正向擊穿電壓為1204.7V，正向?qū)▔航禐?.1V，開啟時間小于0.1μs，關(guān)斷時間為1.2μs。
　　論文的最后對兩種結(jié)構(gòu)在P+陽極區(qū)厚度和濃度、N-漂移區(qū)的載流子壽命、擊穿