IGBT器件关断能力提升的参数筛选方法研究

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)器件内部通过并联大量芯片保证其关断能力,当并联芯片的参数分散性较大时,器件的关断能力会不可避免的退化。因而,研究IGBT器件关断能力提升的参数筛选方法非常重要。为此,本文首先分析了并联两IGBT芯片关断失效的特征及关键的影响因素,并首次给出了并联IGBT芯片动态闩锁失效的电压电流波形。波形表明,关断重分配的电流不均令并联芯片在关断时承受不同应力,从而导致IGBT器件的关断能力退化。此外,上述过程受芯片阈值电压,转移特性曲线等诸多参数影响,因此需要通过多参数筛选以提升器件的关断能力。所以,本文总结了300组芯片并联关断的实验结果,研究了并联芯片参数差异与关断均流的关系,并提出并联芯片的关断均流的参数筛选方法,从而提升器件的关断能力。实验结果表明,通过筛选栅极阈值电压、转移特性曲线以及等效跨导可以有效保证芯片在1.8倍额定电流下的关断电流差峰值小于10%,验证了所提方法的有效性。