ワイドセルピッチトレンチゲートFS-IGBTのターンオン特性に与えるフローティングpベースの影響

摘要

フローティングpべ-スを備えたワイドセルピッチトレンチゲートFS-IGBTのターンオンの特異な波形に着目し、TCADを用いてそのメカニズムとデバイス物理を明らかにした。フローティングpべ-スの電位Vfとその変化速度瓜矧dV/dtは、ターンオンの過渡特性を決める最も重要なパラメータであり、後者はフローティングpベースに出入りする複数の電流成分に支配されることを明らかにした。フローティングpベースに出入りする2つの電流成分-Condudion CumntとDisplacement Current-について、前者はトレンチ底部に一時的に形成される寄生pチャネルMOSFETと寄生pnpトランジスタ、後者はトレンチ右側面にてフローティングpべ-スーゲート間に形成されるゲート容量とフローティングpベースーn-ボディ間に形成される接合容量が担うことを明らかにした。%In the turn-on period of IGBTs under inductive load switching, collector voltage waveform characterized by medium-voltage hump followed by long tail is occasionally observed. Moreover, the waveform causing larger turn-on dissipation is remarkable in Trench-gate FS-IGBTs designed under Wide-cell-pitch concept with Floating p-base. In order to understand the lossy waveform, transient behavior of the Floating p-base in Wide-cell-pitch Trench-gate FS-IGBT is analyzed quantitatively. Consequently, device physics of the FS-IGBT during turn-on is interpreted well by the proposed equivalent circuit dynamically changed with parasitic p-channel MOSFET and/or pnp transistor that work temporarily.