一种具有延伸浮空P基区结构的CSTBT器件特性分析及关键参数优化

• 作者: 孙海峰 蔡江 张红玉
• 来源期刊: 电网技术
• 关键词: IGBT 延伸浮空P基区 阻断电压 通态压降 工作损耗 关键参数
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 高电压技术|High Voltages
• 页码范围: 4845-4852
• 页数: 8页
• 分类号: TM721
• 语种: 中文
• DOI: 10.13335/j.1000-3673.pst.2020.0080a

摘要

随着功率半导体器件的不断发展和广泛应用,绝缘栅双极晶体管(insulate gate bipolar transistor,IGBT)的优越性能使其成为高压直流、光伏逆变等领域最理想的开关器件.如何在降低IGBT通态压降、工作损耗、开关损耗的同时提高器件阻断电压,提升器件工作效率,对环境保护和节能减排具有重要意义.对浮空P基区沟槽栅型双极晶体管(floating p-base carrier stored trench-gate bipolar transistor,FP CSTBT)的P基区进行了延伸,提出了一种具有延伸浮空P基区结构的CSTBT(extend FP CSTBT,EFP CSTBT).该结构采用精细化沟槽栅、场截止层和电子注入增强等技术降低器件的导通压降,从而提升器件的阻断电压.在相同参数条件下,将EFP CSTBT与传统的CSTBT和FP CSTBT的性能进行了对比分析,结果表明新器件具有更高的阻断电压.分别对FP CSTBT的P基区的掺杂浓度和深度、N型CS层掺杂浓度和厚度、虚拟栅极深度等关键参数进行了仿真与分析,获得了最佳参数.结果表明,EFP CSTBT的通态压降和工作损耗低于CSTBT,阻断电压高于CSTBT和FP CSTBT,有良好的静态特性,具有较好的应用推广价值.