直流条件下高反压大功率开关晶体管可靠性研究

集电极峰值电流(I_(CM))、集电极-发射极击穿电压(V_(CEO))、最大耗散功率(P_(CM))、直流二次击穿临界电压(V_(SB))是衡量大功率晶体管可靠性优劣的重要指标。依据实际电参数指标要求,首先利用TCAD半导体器件仿真软件完成了一款基于三重扩散工艺的双极型高反压大功率开关晶体管的结构设计,然后全面系统地分析了高阻单晶硅电阻率和器件集电区厚度对I_(CM)、V_(CEO)、P_(CM)及V_(SB)影响。仿真结果表明:由器件仿真得到的电学性能满足大功率晶体管电参数指标要求,器件结构参数的选择及工艺条件的设计较合理。增大单晶硅电阻率,虽然有利于提高集-射击穿电压和器件抗二次击穿能力,但不利于集电极峰值电流和最大耗散功率的提高。增大器件集电区厚度只对集-射击穿电压的提高有利,而对集电极峰值电流、最大耗散功率及抗二次击穿能力均产生不利的影响。

光伏逆变器用大功率开关晶体管结构参数的设计

集电极峰值电流(I_(CM))、集电极-发射极击穿电压(V_(CEO))、最大耗散功率(P_(CM))、直流二次击穿临界电压(V_(SB))是衡量大功率晶体管可靠性优劣的重要指标。根据光伏逆变器实际参数指标的要求,对光伏逆变器中的核心功率开关器件的结构参数进行优化。根据大电流特点,重点对大功率开关晶体管高阻单晶硅电阻率、高阻集电区厚度、发射区版图及用于改善二次击穿的浮空发射区结构参数进行分析和设计。最终完成800V/15A大功率开关晶体管全套结构参数的设计,并提供了可供大功率晶体管设计使用的曲线和图表。设计结果表明:对大功率开关晶体管进行结构设计时,需着重考虑大功率开关晶体管在大电流、高反压、高频等工作状态下,极易出现的发射极电流过度集中导致器件损坏的现象。