絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）作為高壓功率半導(dǎo)體器件經(jīng)常工作在高壓大電流條件下。為保證器件能夠長(zhǎng)時(shí)間安全工作,器件芯片內(nèi)部的電流與溫度應(yīng)盡可能均勻分布,所以有必要對(duì)其芯片內(nèi)部電流和溫度分布的規(guī)律進(jìn)行研究。由于目前大多數(shù)半導(dǎo)體工藝下均是以摻雜多晶硅作為導(dǎo)電層來(lái)傳輸柵極電壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)的,而由多晶硅柵形成的分布柵電阻效應(yīng)就可能造成信號(hào)傳輸延遲,使得距離金屬柵焊盤(pán)或金屬柵匯流條近的元胞會(huì)先行導(dǎo)通或關(guān)斷,引起器件開(kāi)關(guān)過(guò)程的電流集中。針對(duì)開(kāi)關(guān)過(guò)程電流集中的解決方法,目前常見(jiàn)的是通過(guò)三種形式的柵匯流條設(shè)計(jì),即最密集設(shè)計(jì)、適當(dāng)分布設(shè)計(jì)與無(wú)柵指設(shè)計(jì)。其中,前兩者設(shè)計(jì)原理已通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)資料加以解釋,但第三種無(wú)柵指設(shè)計(jì)雖然最容易引發(fā)電流集中,但在實(shí)際應(yīng)用中也并未表現(xiàn)出劣勢(shì),其內(nèi)在原因目前尚無(wú)詳細(xì)文獻(xiàn)加以解釋。因此,本文將從IGBT芯片開(kāi)關(guān)過(guò)程電流與溫度分布展開(kāi),探究無(wú)柵指設(shè)計(jì)合理存在的內(nèi)在原因。本文基于Sentaurus-TCAD仿真工具,著重對(duì)IGBT開(kāi)關(guān)過(guò)程電流與溫度分布進(jìn)行仿真研究。為了模擬芯片工作時(shí)中央溫度高、周邊溫度低的實(shí)際情況,建... 

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 電力電子技術(shù)簡(jiǎn)介
    1.2 IGBT產(chǎn)生和發(fā)展
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容及意義
    1.4 本章小結(jié)
第2章 IGBT基礎(chǔ)理論
    2.1 IGBT基本結(jié)構(gòu)和工作原理
    2.2 IGBT靜態(tài)特性
        2.2.1 正向?qū)ㄌ匦?br>        2.2.2 轉(zhuǎn)移特性
        2.2.3 輸出特性
    2.3 IGBT開(kāi)關(guān)特性
        2.3.1 開(kāi)啟過(guò)程
        2.3.2 關(guān)斷過(guò)程
    2.4 IGBT阻斷特性
    2.5 本章小結(jié)
第3章 有利于動(dòng)態(tài)均流的柵匯流條和柵極內(nèi)阻設(shè)計(jì)
    3.1 柵焊盤(pán)與柵匯流條
    3.2 柵匯流條設(shè)計(jì)
        3.2.1 最密集設(shè)計(jì)
        3.2.2 適當(dāng)分布設(shè)計(jì)
        3.2.3 無(wú)柵指設(shè)計(jì)
    3.3 其他降低柵極電阻的方法
    3.4 柵極內(nèi)鎮(zhèn)流電阻設(shè)計(jì)
    3.5 高壓IGBT的特有問(wèn)題
    3.6 模塊壓接式封裝技術(shù)
    3.7 本章小結(jié)
第4章 IGBT開(kāi)關(guān)過(guò)程電流仿真
    4.1 器件結(jié)構(gòu)建模
        4.1.1 元胞結(jié)構(gòu)
        4.1.2 器件結(jié)構(gòu)參數(shù)
    4.2 雙脈沖測(cè)試法
    4.3 靜態(tài)特性仿真
        4.3.1 阻斷特性仿真
        4.3.2 轉(zhuǎn)移特性仿真
        4.3.3 輸出特性仿真
    4.4 關(guān)斷過(guò)程電流分布仿真
        4.4.1 關(guān)斷過(guò)程各元胞電流分布
        4.4.2 柵極電阻對(duì)元胞電流分布的影響
    4.5 柵極電阻對(duì)IGBT關(guān)斷時(shí)間的影響
    4.6 柵極電阻對(duì)最高峰值電流的影響
    4.7 柵極電阻對(duì)過(guò)剩載流子濃度分布的影響
    4.8 開(kāi)通過(guò)程電流分布仿真
    4.9 本章小結(jié)
第5章 IGBT開(kāi)關(guān)過(guò)程溫度仿真
    5.1 器件溫差的建立
    5.2 IGBT關(guān)斷過(guò)程溫度分布仿真
        5.2.1 關(guān)斷過(guò)程各元胞溫度分布
        5.2.2 柵極電阻對(duì)IGBT關(guān)斷過(guò)程溫度分布的影響
    5.3 IGBT開(kāi)啟過(guò)程溫度分布仿真
    5.4 分布柵電阻對(duì)IGBT開(kāi)通過(guò)程溫度分布的影響
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]電力系統(tǒng)用3300V-50A IGBT芯片設(shè)計(jì)與制備[D]. 王耀華.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院工程管理與信息技術(shù)學(xué)院) 2017



本文編號(hào)：3707879