内透明集电极IGBT短路特性研究.pdfVIP

电《力电予》2011年3期 卺器件 与 块 ， ’00u1；扪 {，an M 蜊 弦 双极器件 ，双极效应影响较大 ，器件仿真时，迁移率模型 用变掺杂得到，厚度5微米，最终峰值浓度1．0X10 cm～。 采用了Philips模型。 仿真采用了浓度相关载流子寿命模型，全局载流子寿命相 器件仿真所用结构采用器件结构参见图1。主要参数 关参数 TnO= rpo=20“So局域载流子寿命控制区宽度0．4 为：漂移区厚度50微米，掺杂浓度1．0×10Hcm～；缓冲层采 m。另外，启用了晶格温度高级应用模块 (LT-AAM)，方 程求解包含热动力方程 。 2．2LCLC区的位置对短路特性的影响 为考察LCLC区的位置对短路特性的影响，仿真固定表 5o 面MOS结构、外延、缓冲层和衬底的厚度与浓度等结构参 数，并固定LCLC区内载流子寿命参数。改变LCLC区距集电 5．O d 极距离 (即图1之d)，其对ITC．IGBT特性的影响参见图2。 从图中可以看出，ITC—IGBT的短路特性和导通特性对 LCLC的位置非常敏感。当LCLC距集电结的距离比较近时， 10us的短路时间内，短路 电流不断降低，直到器件关断。 由于短路时器件承受高压 ，并流过大电流 ，因此产生大量 热量，器件不断升温。短路过程 电流不断下降，说明电流 图1 内透明集电区IGBT结构示意图 具有负温度系数，器件 内透明效果很好。但同时器件导通 压降比较高 (参见图2一b)。随着LCLC距集电结的距离增 大，器件内透 明效果削弱，背发射极注入增强，导通压降 降低 ，但短路 电流增加 ，器件短路过程中温升也加快 。当d 增加到一定程度后，短路过程 中，电流出现先下降后上升 的情况。 从器件物理知，IGBT~~~g极 电流 电流可分成PIN电流 ，和PNP电流，两部分 (参见图3)。正常情况下，，要远大 于，。随着温度升高，L成分增加，使寄生NPN发射结正偏 程度加重，但只要未触发寄生晶闸管起作用，器件就能继 续承受短路。不过此