300V IGBT的设计

摘要

绝缘栅双极型晶体管(IGBT),是一种新型电力电子器件。由于它具有输入阻抗高,通态压降低,驱动电路简单,安全工作区宽,电流处理能力强等优点,深受电路设计者的欢迎。无论对改造传统工业(电力、机械、冶矿、交通、化学、轻纺等),还是对新型高新技术产业(航天、激光、通信、机器人等)都至关重要。它的应用领域涉及剑国民经济的各个工业部门。毫无疑问,它是非常重要的电力电子元器件之一。 本文设计了一款300V IGBT器件。在给定的耐压条件下,如何对导通电阻和开关速度折衷选择,成为IGBT设计的关键所在。基于此种考虑,本文给出了一种适用于IGBT的更有效的设计方法。首先通过理论计算,确定IGBT的主要参数,然后用Tsuprem-4软件模拟器件的工艺流程和结构,在此基础上利用Medici软件,模拟器件的各种特性。通过对器件的击穿电压,阈值电压,开关速度以及导通电阻等参数的模拟,优化器件沟道、缓冲层、P型体阱(PBODY)和阴极N型阱(NSD)的结构和工艺参数,从而达到设计要求。 经模拟得知,器件的击穿电压为340V,阈值电压为2.036V,开启时间为5×10-4μs,关断时间为1μs。各参数都达到了设计要求,而且兼容目前国内的MOS工艺,其研究结果可以作为试验和生产的依据,可以很好地应用于各种高压功率集成电路。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1功率器件的发展概述

1.2 IGBT的发展及应用

1.3设计的主要内容及关键技术

第二章300V IGBT工作原理和设计理论

2.1 IGBT的工作原理

2.2 IGBT的设计理论

2.2.1 IGBT结构的设计理论

2.2.2 IGBT电学性质的设计理论

2.3本章小结

第三章300V IGBT的设计和特性分析

3.1缓冲层的设计

3.2外延层的设计

3.3栅氧化层的设计

3.4 P型体阱(PBODY)的设计

3.5阴极N型阱(NSD)的设计

3.6器件的电阻特性分析

3.7器件的温度特性分析

3.8器件的瞬态特性分析

3.9本章小结

第四章 IGBT的工艺流程

4.1器件制作的简要流程

4.2器件最终工艺参数

4.3本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

硕士期间取得的成果