A snapback-free TOL-RC-LIGBT with vertical P-collector and N-buffer design

A reverse-conducting lateral insulated-gate bipolar transistor （NI.2-LltJlS｜） with a trench oxide layer （IUL）, teaturlng a vertical N-buffer and P-collector is proposed. Firstly, the TOL enhances both of the surface and bulk electric fields of the N-drift region, thus the breakdown voltage （BV） is improved. Secondly, the vertical N-buffer layer increases the voltage drop VpN of the P-collector/N-buffer junction, thus the snapback is suppressed. Thirdly, the P-body and the vertical N-buffer act as the anode and the cathode, respectively, to conduct the reverse current, thus the inner diode is integrated. As shown by the simulation results, the proposed RC-LIGBT exhibits trapezoidal electric field distribution with BV of 342.4 V, which is increased by nearly 340% compared to the conventional RC-LIGBT with triangular electric fields of 100.2 V. Moreover, the snapback is eliminated by the vertical N-buffer layer design, thus the reliability of the device is improved.

一种带有p型阻挡层的新型阳极短路IGBT结构

提出了一种可应用于高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的新型阳极短路IGBT结构。在n型截止区设计一个p型阻挡层,增加了集电极区域的短路电阻,从而完全消除传统阳极短路型IGBT开启时正向导通压降的回跳效应。p型阻挡层的位置对消除导通压降回跳现象至关重要。详细讨论了p型阻挡层的高度、宽度和水平位置对器件电学特性的影响。仿真结果表明,将一个传统结构的阳极短路型IGBT和一个具有高度为4μm、宽度为3μm的p型阻挡层的新型阳极短路型IGBT结构对比,在门极驱动电压为15 V的情况下,器件的正向导通压降从传统的4.60 V下降到3.95 V,关断时间从354 ns减少到305 ns。所提出的新结构能进一步有效折中IGBT器件正向压降与关断时间的矛盾关系。

逆导型沟槽FS IGBT的设计与实现

逆导型沟槽场终止绝缘栅双极型晶体管(RC Trench FS IGBT)是一种新型的功率半导体器件,具有成本低、体积小、可靠性高等优点。设计并实现了一款1 200 V逆导型沟槽FS IGBT。重点研究了逆导型绝缘栅门极晶体管(RC IGBT)特有的回扫现象,以及如何从结构设计上消除回扫现象,其次,对RC IGBT在不同的载流子寿命下,进行了开关特性、反向恢复特性的仿真。研究结果发现随着载流子寿命的降低,其开关时间、反向恢复特性都有一定程度的改善。依据器件的最优化设计进行了流片。测试结果验证了不同设计对电流回扫现象的影响,以及不同少子寿命下导通特性和反向恢复特性的变化规律,器件的性能得到优化。

逆导型IGBT技术发展综述

由于逆导型IGBT（RC-IGBT）具有尺寸小、功率密度高、成本低等诸多优点,因此引起人们的广泛关注和研究。侧重适用于电网应用的高压器件,回顾了RC-IGBT的技术发展,包括原始结构和工作原理、回跳问题的解决、背面掺杂优化、二极管性能优化等方面的内容。基于引导IGBT区结构,还进一步综述了RC-IGBT的功耗优化、关断软度、短路坚固性、二极管浪涌电流和温度特性等性能优势。各方面的技术进步,有望使RC-IGBT在包括电网应用的各种领域中充分发挥其性能优势。