一种用于逆变模块的IGBT设计

摘要

电动汽车的普及促进了对充电桩的大力研究，作为充电桩逆变模块的核心器件IGBT变的越来越重要，对IGBT的性能参数要求也越来越高。应用于逆变模块的IGBT，具有高耐压、大电流、低功耗、快开关速度等特点，相应的工艺要求和设计难度很高。本文旨在设计出一款适用于逆变模块且规格为1200V/100A的Trench-FS IGBT器件，为今后的研制提供一定的指导作用。
　　本研究主要内容包括：⑴结合当前国内的条件，制定出 Trench-FS IGBT的工艺流程。首先对传统Trench-FS IGBT进行了仿真，包括对外延层参数、Pbody区参数、背部 P+和 FS层参数、Trench栅参数的优化，得到了传统结构的耐压BV、阈值电压Vth、导通压降VCE、电容、关断下降时间 Tf和关断能量损耗 Eoff等电参数，分析了传统Trench-FS IGBT存在输入电容Ciss过大的缺点。⑵在传统结构仿真基础上提出了四种Dummy结构的Trench-FS IGBT，来试图优化Ciss值，最终确定了一种具有浮空P区的Trench-FS IGBT满足相应的设计指标。在此结构的基础上又完成了终端设计，终端采用场限环加场板的复合结构以获取最优的终端结构，最后用L-edit软件画出器件所需的版图，以便今后Tapeout需求。⑶介绍了逆变模块和充电模块的原理，IGBT应用时需满足的具体指标。阐明了本设计的1200V/100A Trench-FS IGBT能够到达相应的要求。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 本课题研究背景与意义

1.2 IGBT器件发展概况

1.3本论文的主要工作

第二章 IGBT基本理论

2.1 Trench-FS IGBT器件结构

2.2 Trench-FS IGBT静态特性

2.3 IGBT开关特性

2.4 IGBT安全工作区

2.5 本章总结

第三章 Trench-FS IGBT设计

3.1 工艺流程设计

3.2 Trench-FS IGBT元胞设计

3.3 Dummy结构的Trench-FS IGBT

第四章 终端和版图设计

4.1 终端设计

4.2 版图设计

4.3 本章小结

第五章 IGBT应用

5.1 逆变模块

5.2 充电模块

5.3 本章小结

第六章 结 论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果