文档介绍：浙江大学
硕士学位论文
绝缘栅双极晶体管(IGBT)的研究与设计
姓名:吴滔
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:丁扣宝
20050201
浙江人学硕十学位论文摘要
摘要
的全称是,即绝缘栅双极晶体管。它兼具丁
和的多项优点,极大的扩展了半导体器件的功率应用领域。例如将之应用于变频空调逆变
电路当中,显著地改善了空调的性能。
但是,在二三十年的发展中,国际上的制作技术不断发展,而在国内暂时还没有生产
厂家。原因是多方面的,其中最主要的困难是一阳极结的制备,需要在低阻材料上形成高阻
层,从而同时获得高击穿电压和低导通电阻,这在第五章工艺设计中将会做一介绍。最近,杭
州市士兰微电子有限公司引入了一条生长厚外延的工艺生产线,使得制备性能良好的阳极结成
为可能。因此,浙江大学信电系微电子研究所与杭州市士兰微电子有限公司合作,立项开发研
制器件,期望能研制出适用于变频空调逆变电路的器件。
本论文作为此项工作的一部分,主要负责器件的理论研究以及工艺器件设计和计算机
模拟,主要包括器件的物理分析、器件工艺优化设计等。
本文从的工作原理出发,探讨了器件结构参数对器件特性的影响,总结出主要参数的
设计依据,并据此进行了工器件结构设计和计算机模拟。在工艺方面,结合士兰公司提供的
工艺条件,进行了工艺器件仿真,提出了两次多晶硅的非常规工艺流程,改善了深阱扩散时出
现的三角形阱区现象。
对比立项的主要指标闽值电压标准值为,丁作电流,击穿电压以
上,本沦文的下艺器件模拟结果除工作电流偏小外,阑值电压、击穿电压等参数,均已很好达
到了设计指标,能够用于指导工丁器件的试制。工作电流则可以通过第三维结构的设计,或适
当减小栅氧厚度来改善,在正式试制时作进一步调整。
浙江人学硕十学位论文

一,屹。,
浙江人学硕十学位论文第一章绪论
第一章绪论
器件的发展和研究现状
由来
的全称是,即绝缘栅双极晶体管,它是适应了功
率半导体器件也叫电力电子器件的发展而产生的。
电力电子学诞生以后,半导体学科分为两支一个是以集成电路为核心的微电子学,另一
个则是以大功率半导体器件为代表的电力电子学。前者集成度越来越高,后者功率越来越大,
在功率变换技术的四个主要环节中川输入整流、控制元件、逆变用电力电子器件和输出整流,
它越来越成为其中的关键环节,可以说是实现将“粗电”精炼成符合应用需要的“精电”的核
心器件。
采用传统的晶闸管作为逆变兀件时,由于晶闸管的开关速度慢,因此逆变器的工作频率不
可能很高,这就限制了储能元件的充电速度和充电精度。功率场效应管具有优越的高频
开关特性,无疑是一种更加理想的逆变用器件。同时,由于它的加入,电力电子器件在节省电
能方面发挥了很大的潜力,使得半导体器件在中小功率中的应用有了迅速发展。过去认为节约
能量只对功率很大的工业控制才重要,现在认识到对量大面广的口用电器节能也卜分霞要单
个日用电器虽然用电不多,但因为量大,其电能的消耗也是非常巨大的。节能甚至对功率很小
的便携式电器也有必要,因为它可延长电池的使用时间,在便携式电器中,由于采用新一代
其电池的使用寿命可增加倍,这对便携式电器是非常有一利的。
但是,作为多子器件也有它的缺点,即高压的正向电阻很大。因而就诞生
了绝缘栅双极型晶体管由于它比多一个结,本质土是个双极型晶体管。而这
个附加的结注入的少子改善了通态特性,使得工既具有的工作速度快、输入阻抗
高、驱动电路简单、热温度性好的优点又包含了巨型晶体管的载
流量大,阻断电压高等多项优点,从而极大的扩展了半导体器件的功率应用领域,开辟了电力
电子技术向高压高频化迈进的现实道路图。
发展历史
自年由公司和公司首先宣布以来,引起了世界许多半导体厂家和研究者
第一章绪论器件的发展和研究现状§§.⒄估§.由来的全称是,即绝缘栅双极晶体管,它是适应了功率半导体器件步械缌Φ缱悠骷的发展而产生的。电力电子学诞生以后,半导体学科分为两支:一个是以集成电路为核心的微电予学,另一个则是以大功率半导体器件为代表的电力电子学。前者集成度越来越高,后者功率越来越大,在功率变换技术的四个主要环节中⋯淙胝鳌⒖刂圃<⒛姹溆玫缌Φ缱悠骷褪涑稣,它越来越成为其中的关键环节,可以说是实现将“粗电”精炼成符合应剧需要的“精电”的核心器件。采』车木Ь9茏魑D姹湓<保捎诰д⒐艿目9厮俣嚷虼四姹淦鞯腡髌德什可能很高,这就限制了储能元件的充电速度和充电精度。功率场效应管具有优越的高频开关特性,无疑是一种更加理想