关断过程中 GTO 正向阻断结失效机理的研究

本文重点研究了可关断晶闸管（ＧＴＯ）正向阻断结的三种失效机理。在ＧＴＯ关断过程中，阳极瞬时峰值功耗、阳极尖峰电压和阳极再加峰值电压达到极限时都可造成正向阻断结的损坏，从而使ＧＴＯ关断失效。从器件内部载流子的输运规律出发，作者阐述了这三个极限参数引起ＧＴＯ失效的机理，建立了三种不同的失效模式；首次研究了ＧＴＯ关断过程中下降时间内瞬时峰值功耗和尖峰电压相对位置的关系。

考虑反向关断特性的晶闸管数字建模方法

常用电磁暂态仿真软件提供的晶闸管模型忽略了晶闸管的反向关断特性,导致晶闸管换流器的换相失败仿真不精准。为提高对晶闸管阀的仿真准确性,建立了考虑过零点电流变化率、正向电流峰值和结温作用下晶闸管关断特征参数反向恢复电流峰值、反向恢复电荷和关断时间的影响关系;提出了相关影响因素在器件建模中的表征方法,建立包括晶闸管反向阻断恢复过程和正向阻断恢复过程在内的晶闸管自定义数字仿真模型,并构建了考虑器件关断特性的换流器精细化电磁暂态模型。晶闸管模型仿真结果同实际测试值对比,反向恢复电流峰值的仿真误差不超过5%,关断时间的仿真误差小于4%,提出的数字仿真模型能较精确反映晶闸管的关断过程;换流器仿真模型能更准确地反映高压直流系统换相失败特征。

低导通压降MOS控制晶闸管的研制

基于6英寸(1英寸≈2.54 cm)半导体工艺平台研制了一款低导通压降的MOS控制晶闸管(MCT)。通过对MCT正向阻断状态和导通状态的理论分析,阐述p基区结构参数影响正向阻断特性和导通特性的机理。采用Silvaco TCAD软件建立静态特性模型并进行p基区结构参数仿真设计,得到最优掺杂浓度和厚度。结合仿真结果指导工艺参数优化制备MCT芯片,并对封装后器件性能进行了测试。测试结果表明,优化后器件正向阻断电压超过1600 V,脉冲峰值阳极电流为3640 A,导通压降在满足2.0 V设计值的基础上降低至1.7 V,正向阻断特性和导通特性均得到提高。

SITH耐压容量的控制和调节

分析了 SITH结构的掺杂电阻率、N-基区厚度、沟道尺寸以及终端结构对正向阻断电压的影响 ,分析了其横向自掺杂、沟道尺寸、外延层以及相关因素对栅 -阴极击穿电压的影响 ,讨论了如何进行正向阻断电压和栅

静电感应晶闸管耐压参数的控制

讨论了静电感应晶闸管中的两个耐压参数———正向阻断电压和栅—阴击穿电压 。