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1700V/100A平面型NPT-IGBT静态特性研究 被引量:1
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作者 高明超 刘隽 +4 位作者 赵哿 刘江 金锐 于坤山 包海龙 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期81-85,共5页
基于现有工艺平台设计一款1700V/100A非穿通型绝缘栅双极晶体管器件(Nonpunchthrough insu—latorgatebipolartransistor,简称NPT-IGBT),元胞采用平面型结构,元胞注入采用自对准工艺,背发射极采用透明集电极技术,对其静态特性... 基于现有工艺平台设计一款1700V/100A非穿通型绝缘栅双极晶体管器件(Nonpunchthrough insu—latorgatebipolartransistor,简称NPT-IGBT),元胞采用平面型结构,元胞注入采用自对准工艺,背发射极采用透明集电极技术,对其静态特性进行工艺仿真。仿真结果显示,调整P阱注入剂量及P阱推结时间可以改变器件的阈值电压,调整P阱及背面P^+集电极注入剂量可以改变器件的饱和电压。将此设计进行流片验证,结果显示击穿电压在2100V以上,饱和压降在2.5~2.7V之间,阈值电压在3.9~5.9V之间,实测值和仿真值相差不大,在误差接受范围之内。 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管 元胞 击穿电压 阈值电压 饱和压降
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压接式IGBT芯片的研制 被引量:9
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作者 高明超 韩荣刚 +7 位作者 赵哿 刘江 王耀华 李立 李晓平 乔庆楠 金锐 温家良 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期50-53,共4页
基于现有工艺平台开发了一款具有自主知识产权的3 300V/50A非穿通型(NPT)压接式IGBT芯片。该芯片元胞采用平面型结构,元胞注入采用自对准工艺,背发射极采用透明集电极技术。为适用于压接封装,避免压力对MOS沟道的影响,在有源区淀积第二... 基于现有工艺平台开发了一款具有自主知识产权的3 300V/50A非穿通型(NPT)压接式IGBT芯片。该芯片元胞采用平面型结构,元胞注入采用自对准工艺,背发射极采用透明集电极技术。为适用于压接封装,避免压力对MOS沟道的影响,在有源区淀积第二层厚金属铝,并在JFET区上方用场氧垫高。终端采用场环+多级场板复合结构,结合横向的场终止技术,实现高效率的终端结构设计。将此设计进行流片验证,测试结果显示击穿电压4 200V以上,饱和压降3.75V,阈值电压7.1V,实测值和仿真值相差不大。将压接式芯片封装成3 300V/600A压接式模块,饱和压降较芯片级偏小0.05V。 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管 元胞 终端 压接封装
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1200V/75A IGBT与FRD芯片在功率模块中的性能优化
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作者 赵哿 刘钺杨 +2 位作者 韩荣刚 金锐 于坤山 《智能电网》 2013年第2期42-46,共5页
介绍绝缘栅双极型晶体管(insulated-gate bipolar transistors,IGBT)与快恢复二极管(fast recovery diode,FRD)匹配技术的特点和优势、应用前景及发展趋势。为更好地研究IGBT和FRD芯片在功率模块内的使用状况,结合国网智能电网研究院自... 介绍绝缘栅双极型晶体管(insulated-gate bipolar transistors,IGBT)与快恢复二极管(fast recovery diode,FRD)匹配技术的特点和优势、应用前景及发展趋势。为更好地研究IGBT和FRD芯片在功率模块内的使用状况,结合国网智能电网研究院自主开发的1 200 V/75 A的IGBT和FRD芯片,得到相关的特性参数。将它们封装成功率模块,提出优化IGBT与FRD在功率模块中性能匹配优化的几种方法。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管 快恢复二极管 匹配技术
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3300V逆导型IGBT器件仿真 被引量:2
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作者 李晓平 赵哿 +5 位作者 刘江 高明超 王耀华 金锐 温家良 潘艳 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期406-410,共5页
基于现有仿真平台,设计一款3 300V/50A逆导型绝缘栅双极晶体管器件(逆导型IGBT或RC-IGBT),元胞采用场截止型平面栅结构,元胞设计中采用载流子增强技术(EP),元胞注入采用自对准工艺,背面P型集电极采用透明集电极技术,降低IGBT工作模式下... 基于现有仿真平台,设计一款3 300V/50A逆导型绝缘栅双极晶体管器件(逆导型IGBT或RC-IGBT),元胞采用场截止型平面栅结构,元胞设计中采用载流子增强技术(EP),元胞注入采用自对准工艺,背面P型集电极采用透明集电极技术,降低IGBT工作模式下的饱和压降。采用二维数值仿真研究了器件结构及结构参数对器件性能的影响,通过结构参数拉偏,折衷优化IGBT与内集成二极管的性能参数,仿真得到的3 300V/50A逆导型IGBT器件饱和压降为3.4V,二极管导通压降为2.3V,阈值电压为5.6V,击穿电压为4 480V,与相同电压等级的分立IGBT器件和二极管性能相当。 展开更多
关键词 逆导型绝缘栅双极晶体管 绝缘栅双极晶体管 二极管 饱和压降
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IGBT多级场板终端结构的仿真和验证 被引量:2
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作者 高明超 刘钺杨 +3 位作者 刘江 赵哿 金锐 于坤山 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期76-79,101,共5页
基于现有工艺平台设计一个多级场板终端结构:在有源区最外围元胞和场板之间加一个P-Ring环,可以降低第一级场板边缘下的电场强度;改变第四级场板氧化层厚度,可以调整IGBT击穿电压值;在工艺过程中在淀积第四台阶氧化层之前先淀积一薄层Si... 基于现有工艺平台设计一个多级场板终端结构:在有源区最外围元胞和场板之间加一个P-Ring环,可以降低第一级场板边缘下的电场强度;改变第四级场板氧化层厚度,可以调整IGBT击穿电压值;在工艺过程中在淀积第四台阶氧化层之前先淀积一薄层SiOxNy薄膜作为腐蚀阻挡层,可降低对工艺精度的要求,同时提高器件可靠性;多级场板终端结构可以阻止器件表面电荷进入硅表面改变硅表面电势,提高器件的稳定性和可靠性。将此终端用在1 200V NPT Planer IGBT结构上进行流片验证,击穿电压可达1 300V以上。 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管 终端 多级场板 击穿场强
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具有宽安全工作区的压接式IGBT芯片研制 被引量:1
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作者 王耀华 高明超 +5 位作者 刘江 冷国庆 赵哿 金锐 温家良 潘艳 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期132-135,共4页
针对柔性直流输电关键装备高压直流断路器的特殊需求,基于现有工艺平台开发了一款宽安全工作区的3 300V/50A压接式IGBT芯片。为降低2~4 ms过电流冲击过程中的芯片温升,纵向采用非穿通结构。同时,采用阶梯栅氧结构,引入第二雪崩区,降低... 针对柔性直流输电关键装备高压直流断路器的特殊需求,基于现有工艺平台开发了一款宽安全工作区的3 300V/50A压接式IGBT芯片。为降低2~4 ms过电流冲击过程中的芯片温升,纵向采用非穿通结构。同时,采用阶梯栅氧结构,引入第二雪崩区,降低动态闩锁发生的风险,提高器件的安全工作区。为适用于压接封装,开发了厚金属电极工艺,实现对压力的缓冲。将此结构流片验证,并进行模块级测试,芯片可在1 800V电压下达到6.5倍以上额定电流安全关断,短路电流可在20μs内安全关断,具有宽安全工作区水平。 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管 压接 反偏安全工作区 短路安全工作区
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3300 V FS型IGBT器件研制 被引量:1
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作者 朱涛 刘江 +6 位作者 高明超 冷国庆 赵哿 王耀华 金锐 温家良 潘艳 《固体电子学研究与进展》 CSCD 北大核心 2017年第4期266-270,298,共6页
基于现有仿真及工艺平台,设计一款3 300V/50A场截止型绝缘栅双极晶体管器件(FS-IGBT),元胞采用场截止型平面栅结构,元胞注入采用自对准工艺,背面P型集电极采用透明集电极技术,降低导通状态的饱和压降。采用二维数值仿真主要研究了FS结... 基于现有仿真及工艺平台,设计一款3 300V/50A场截止型绝缘栅双极晶体管器件(FS-IGBT),元胞采用场截止型平面栅结构,元胞注入采用自对准工艺,背面P型集电极采用透明集电极技术,降低导通状态的饱和压降。采用二维数值仿真主要研究了FS结构以及P^+集电极掺杂参数对器件性能的影响,通过参数拉偏仿真,重点分析了FS层和集电极P区注入剂量对器件参数的影响,确认了最佳的工艺窗口条件。通过合作方工艺平台对最终的结构进行了加工,最终测试结果显示IGBT器件通态压降为2.8V,击穿电压大于4 250V,关断损耗37mJ,开通损耗50mJ。 展开更多
关键词 场截止型绝缘栅双极晶体管 击穿电压 饱和压降 关断损耗
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逆导型IGBT的发展及其在智能电网中的应用 被引量:2
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作者 李晓平 刘江 +4 位作者 赵哿 高明超 王耀华 金锐 温家良 《智能电网》 2017年第1期1-8,共8页
介绍逆导型绝缘栅双极型晶体管(reverse conducting-insulated gate bipolar transistors,RC-IGBT)的结构与原理、技术发展历程及发展趋势。结合逆导型IGBT电流容量大、成本低、可靠性高等性能特点,分析了其在智能电网中的应用前景。RC-... 介绍逆导型绝缘栅双极型晶体管(reverse conducting-insulated gate bipolar transistors,RC-IGBT)的结构与原理、技术发展历程及发展趋势。结合逆导型IGBT电流容量大、成本低、可靠性高等性能特点,分析了其在智能电网中的应用前景。RC-IGBT在低开关频率下具有很大优势,非常适合MMC应用。对于混合直流断路器的应用情况,RC-IGBT技术将使现有压接式模块的开断容量增加一倍。使用逆导型IGBT器件的电力电子装置系统设计更简单、散热装置更简化、装置体积也更小,因此,在智能电网迅速发展的今天,逆导型IGBT器件必将成为坚强智能电网建设的最佳选择。 展开更多
关键词 逆导型绝缘栅双极型晶体管 发展 智能电网
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2500V压接式IGBT芯片的仿真与验证 被引量:1
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作者 李立 高明超 +5 位作者 刘江 赵哿 王耀华 金锐 温家良 潘艳 《智能电网》 2016年第4期355-360,共6页
基于现有工艺平台设计一款具有自主知识产权的2 500 V/50 A非穿通型(NPT)压接式IGBT芯片。芯片有源区元胞采用平面型结构,结合器件仿真结果采用抗动态雪崩及抗闩锁设计,同时采用载流子增强技术来降低器件的饱和压降。芯片终端区采用场... 基于现有工艺平台设计一款具有自主知识产权的2 500 V/50 A非穿通型(NPT)压接式IGBT芯片。芯片有源区元胞采用平面型结构,结合器件仿真结果采用抗动态雪崩及抗闩锁设计,同时采用载流子增强技术来降低器件的饱和压降。芯片终端区采用场环加多级场板的复合结构,结合横向的场终止技术,实现高效率的终端结构设计。将此设计进行流片验证,测试结果显示击穿电压3 500 V以上,饱和压降2.65 V,阈值电压6.5 V,符合仿真预期和芯片设计要求。 展开更多
关键词 IGBT 压接封装 元胞 终端 验证
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仿真研究NPT-IGBT器件的瞬态特性
10
作者 刘钺杨 金锐 +1 位作者 赵哿 于坤山 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期347-351,共5页
绝缘栅双极晶体管(IGBT)具有驱动简单、易于并联的优点,在高端领域得到广泛应用。以1 200 V非穿通型IGBT(NPT-IGBT)为例,仿真研究IGBT的器件结构对瞬态特性的影响(主要是开关特性和短路特性),并探讨器件短路工作过程中的自升温效应。另... 绝缘栅双极晶体管(IGBT)具有驱动简单、易于并联的优点,在高端领域得到广泛应用。以1 200 V非穿通型IGBT(NPT-IGBT)为例,仿真研究IGBT的器件结构对瞬态特性的影响(主要是开关特性和短路特性),并探讨器件短路工作过程中的自升温效应。另外,在保证导通沟道长度不变的前提下,研究pin区与MOS区所占元胞尺寸比例k对IGBT通态电压与关断损耗折衷关系的影响,以及采用自对准工艺进行元胞设计对器件短路特性的影响。研究发现:合理设计氧化隔离层的尺寸能明显提高IGBT的抗短路能力,从而提高器件坚固性;比例系数k越大,通态损耗越低,而开关损耗越高,设计时需综合考虑通态电压和关断损耗的折衷。适当选取k值能完成最优化的器件设计。 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管 氧化隔离层 开关损耗 短路耐量 折衷设计
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3300 V p^+深阱平面栅非穿通IGBT特性
11
作者 刘江 王耀华 +3 位作者 赵哿 高明超 金锐 潘艳 《半导体技术》 CSCD 北大核心 2017年第5期352-357,共6页
高压绝缘栅双极晶体管(IGBT)存在寄生晶闸管,易发生闩锁失效。对p^+深阱的参数进行了优化,制备了3 300 V p^+深阱平面栅非穿通IGBT(NPT-IGBT)。对NPT-IGBT的静态特性进行了仿真,结果表明,当p^+结深约为5.5μm,p^+深阱距离多晶硅5μm时,... 高压绝缘栅双极晶体管(IGBT)存在寄生晶闸管,易发生闩锁失效。对p^+深阱的参数进行了优化,制备了3 300 V p^+深阱平面栅非穿通IGBT(NPT-IGBT)。对NPT-IGBT的静态特性进行了仿真,结果表明,当p^+结深约为5.5μm,p^+深阱距离多晶硅5μm时,p^+深阱并未影响到沟道处p阱掺杂浓度,对IGBT静态特性无明显影响。制备了不同p^+深阱注入剂量的IGBT芯片,并将芯片封装为模块,分别进行常温和高温下的静态和动态参数测试。测试结果表明,当p^+深阱剂量低时,常温下模块关断失效;而p^+深阱剂量增大时可通过常温、高温开关测试,并通过10μs短路测试。p^+深阱注入剂量对静态特性无明显影响,对动态特性改善明显,可满足应用要求。 展开更多
关键词 非穿通绝缘栅双极晶体管(NPT-IGBT) p+深阱 静态特性 动态特性 闩锁
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