自鉗位IGBT的分析與設計.pdf

1、目前,中國是世界最大的汽車產(chǎn)銷國。在追求小型、智能、電動、安全趨勢的推動下,汽車電子的市場規(guī)模迅速增長,因此應用在汽車電子領(lǐng)域的功率半導體器件的研究與開發(fā)也隨之備受關(guān)注。對應汽車點火應用專門設計的自鉗位IGBT(Self-Clamping Insulated Gate Bipolar Transistor)在20世紀90年代末推入市場,并受到世界諸多半導體廠商的青睞,所以在產(chǎn)品性能指標上獲得明顯的改善與升級。由于我國的IGBT制造起步較

2、晚,制造工藝與技術(shù)相對落后,國內(nèi)的功率半導體廠商更多的關(guān)注分立IGBT產(chǎn)品,從而自鉗位IGBT產(chǎn)品至今沒有國產(chǎn)自主品牌,甚至缺乏相關(guān)的學術(shù)研究。
　　本論文在同國內(nèi)某著名功率半導體公司進行相關(guān)合作項目的基礎上,分析自鉗位IGBT的工作機理,并設計相對應的產(chǎn)品。主要的參數(shù)指標是:鉗位電壓為420V,閾值電壓為1.5~2.2V,通態(tài)壓降為1~1.3V,靜電釋放能力為4000V,單脈沖雪崩耐量為300mJ,反向擊穿電壓大于30V,柵氧化

3、層保護對應的G-E間二極管擊穿電壓為14V,柵極靜電荷釋放對應的G-E間電阻為14K?,柵電阻為70?。本論文的主要目的是為后續(xù)的相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)提供一定的參照意義。
　　本論文的主要內(nèi)容如下:
　　1、總結(jié)自鉗位IGBT的結(jié)構(gòu)框架,進行比較,選定需要開發(fā)的結(jié)構(gòu)類型。通過簡化的應用電路分析其工作原理,并詳細的分析關(guān)鍵的參數(shù)指標含義與規(guī)格值范圍。
　　2、作為集成器件的自鉗位IGBT除IGBT部分外,還有二極管、電阻單元,后

4、者則以未摻雜的多晶硅為載體通過合適的注入工藝獲得?；陧椖亢献鞣降墓に嚻脚_,設計工藝流程。設定自鉗位IGBT的具體參數(shù)要求。通過Tsuprem4/Medici軟件進行IGBT部分元胞、終端的仿真與優(yōu)化,利用Silvaco軟件進行二極管、電阻單元的相關(guān)模擬與折衷。結(jié)合項目合作方提供的版圖設計規(guī)則,進行版圖的設計與繪制。
　　3、在工藝、版圖確定后,進行流片試驗。由于各種因素的存在,目前的流片只是獲得一些靜態(tài)參數(shù)。具體結(jié)果為:鉗位電壓