【精彩论文】一种复合终端逆阻IGBT数值仿真分析

观点凝练

摘要：绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar transistor，IGBT）本身不具有反向阻断能力，因此在电路中通常与二极管组合使用。为降低使用成本，减小寄生电感，续流二极管与IGBT通过工艺集成在同一芯片上，由此提出了具有反向阻断能力的逆阻型IGBT。针对常规逆阻IGBT终端面积大的问题，提出了一种改进型复合终端结构，采用双掺杂场限环，在P型场限环旁边引入N型轻掺杂区。改进结构减小了耗尽区横向扩展速率，增强器件可靠性，节省终端面积占用并提高了终端效率。
结论：高压RB-IGBT的主要矛盾是结终端环和隔离结构占用芯片面积过大，导致芯片面积利用率较低。本文先采用典型FLR-FP复合结构，针对3 300 V RB-IGBT进行终端设计，分析了场环参数对耐压的影响，并优化了FLR各项参数，当场环个数为20时，正反向耐压均可以达到4 000 V的预期目标。

高压反偏隔离需要深槽或深结实现，对芯片面积的占用不易减小，因此减少终端环数量是降低终端面积占用的可行措施。文中采用新型双掺杂FLR-FP复合终端改进结构，在P侧引入N型轻掺杂区，可有效减小终端环面积占用。仿真分析表明，与典型FLR-FP复合终端结构比较，改进型结构中N-Ring能够减小耗尽区横向扩展效率，缓解所在环的拐角电场，改善结边缘终端特性；3 300 V器件终端环数由20个缩减为17个，终端尺寸占用减小11.5%，有效地节省了芯片有效面积占用。

引文信息

崔磊, 杨通, 张如亮, 等. 一种复合终端逆阻IGBT数值仿真分析[J]. 中国电力, 2022, 55(9): 98-104.CUI Lei, YANG Tong, ZHANG Ruliang, et al. Numerical simulation analysis on a composite edge terminal reverse blocking IGBT[J]. Electric Power, 2022, 55(9): 98-104.

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编辑：于静茹

校对：杨彪

审核：方彤

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