高速IGBT及IGBT抗闩锁性能优化

摘要

文章从技术发展角度总结了IGBT发明初期的发展历史，比较全面的介绍了动态控制 IGBT阳极发射结的研究进展与现状，并列举了目前比较常见的能提高IGBT抗闩锁能力的设计方法。
　　采用MEDICI电路仿真功能模拟研究基于陈星弼教授的专利--一种高速IGBT[27]而设计的两种高速 IGBT结构。利用专利中给出的技术所设计的高速IGBT，在开关过程中依靠独特的终端设计结构，能在内部生成合适的阶跃信号（阶跃电平）并反馈给阳极控制端，以此达到动态控制阳极发射结的短路与开路，不需要低压电源。结果显示，高速IGBT不但能完全消除拖尾电流，并且使IGBT关断时的下降时间由18?s，变为0.8?s。电流大小相同时，高速IGBT导通压降为1.40V比普通IGBT的1.35V略有提升。
　　研究了一种新的IGBT发射极元胞并给出其设计方法。该元胞在不影响单位面积有效沟道宽度的情况下，将P+与N+并排垂直于沟道一侧放置以缩短空穴路径。与传统采用深 P+注入的抗闩锁方法相比，经过优化设计后的新结构闩锁电流增大了约8倍；Vce=1.5V时，新元胞的电流密度比以前增加了3倍；元胞静态阻断电压也有20％的增加，从而扩展了IGBT的安全工作区，而且工艺更简单。

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第一章 绪论

1.1 功率器件发展简介

1.2 IGBT产生背景及发展历史

1.3 IGBT的总体发展趋势

1.4 国内外IGBT发展现状

1.5 本章小结

第二章 IGBT结构及工作机理

2.1 IGBT端口命名的说明

2.2 穿通型IGBT和非穿通型IGBT

2.3 IGBT工作模式

2.4 关于IGBT性能的优化

2.5 第二章小结

第三章 高速IGBT的研究与设计

3.1 MEDICI简介

3.2 动态阳极控制的IGBT研究背景

3.3高速IGBT的研究与设计

3.4 本章小结

第四章 IGBT抗闩锁性能优化

4.1 IGBT静态与动态闩锁机理分析

4.2不同的抗闩锁结构简述

4.3 新结构抗闩锁性能仿真分析

4.4 本章小结

第五章 结论

5.1论文工作总结

5.2工作改进方向

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果