功率器件結終端結構的設計與驗證.pdf

1、每一項電力電子新技術的出現(xiàn)和新裝置的誕生都是以新型電力半導體器件的問世為契機。因此,電力半導體器件是電力電子技術的基礎和使其發(fā)展的強大動力。功率MOS器件、IGBT及門極換流晶閘管(GCT)作為新型電力半導體器件,在電力電子領域得到越來越廣泛的應用。這些功率半導體器件的耐壓能力則是衡量其發(fā)展水平的一個非常重要的標志。為了提高其耐壓能力及其穩(wěn)定性,需要對器件終端結構進行合理的設計。
　　本文針對600V功率MOSFET和4500V波

2、狀基區(qū)GCT器件,分別對淺結器件和深結器件的終端結構進行了研究。利用ISE-TCAD仿真軟件對這些終端結構耐壓機理及其擊穿特性進行了分析研究,提取了合適的終端結構參數(shù)。
　　首先,分析了影響器件擊穿電壓的主要因素,綜述了結終端技術的發(fā)展。從理論上分析了常用的各種平面結終端、臺面結終端及復合終端結構的耐壓機理,給出了結終端結構的設計方法。
　　第二,針對淺結 VDMOS器件,設計了三種角度型深槽終端結構,并對其擊穿狀態(tài)下的電場

3、分布、耗盡層展寬進行了模擬,研究了其耐壓機理和擊穿特性。所設計的三種不同角度的深槽終端結構,其理論模擬值結果可以達到平行平面結擊穿電壓的100％,并根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有工藝條件,對深槽刻蝕進行了驗證性試驗。
　　第三,針對深結GCT器件,提出了階梯形結延伸平面終端結構、場限環(huán)與磨角臺面組合結構及階梯形溝槽-場限環(huán)三種新的復合終端結構,并對其耐壓機理和擊穿特性、工藝實現(xiàn)方案進行了分析、對比。模擬結果表明,所提出的三種復合終端結構均可以達到體