700V VDMOS终端结构优化设计

基于垂直双扩散金属氧化物(VDMOS)场效应晶体管终端场限环(FLR)与场板(FP)理论,在场限环上依次添加金属场板与多晶硅场板,并通过软件仿真对其进行参数优化,最终实现了一款700 V VDMOS终端结构的优化设计。对比场限环终端结构,金属场板与多晶硅复合场板的终端结构,能够更加有效地降低表面电场峰值,增强环间耐压能力,从而减少场限环个数并增大终端击穿电压。终端有效长度仅为145μm,击穿电压能够达到855.0 V,表面电场最大值为2.0×105V/cm,且分布比较均匀,终端稳定性和可靠性高。此外,没有增加额外掩膜和其他工艺步骤,工艺兼容性好,易于实现。     

一款700 V VDMOSFET结终端结构设计

为了提高功率器件结终端击穿电压,节约芯片面积,设计了一款700 V VDMOSFET结终端结构。在不增加额外工艺步骤和掩膜的前提下,该结构采用场限环-场板联合结终端技术,通过调整结终端场限环和场板的结构参数,在151μm的有效终端长度上达到了772 V的击穿电压,表面电场分布相对均匀且最大表面场强为2.27×105V/cm,小于工业界判断器件击穿场强标准(2.5×105 V/cm)。在保证相同的击穿电压下,比其他文献中同类结终端结构节约面积26%,实现了耐压和可靠性的要求,提高了结终端面积的利用效率。     

一种高压功率器件场板技术的改进与设计

为了解决功率器件高击穿电压与减小表面最大电场需求之间的矛盾,提出了一种高压功率器件终端场板改进方法。通过调节金属场板和多晶硅场板的长度,使金属场板覆盖住多晶硅场板,最终使得两者的场强相互削弱,从而减小表面最大电场。采用TCAD(ISE)软件对该结构进行仿真验证,结果表明该结构能够在保证高耐压的前提下减小表面最大电场。基于所提方法,设计出了一种七个场限环的VDMOSFET终端结构,其耐压达到了893.4 V,表面最大电场强度只有2.16×10⁵ V/cm,提高了终端的可靠性。     

一种沟槽型场限环VDMOSFET终端结构

场限环结构以其简单的工艺和较高的效率,在垂直双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构中得到广泛应用,但其性能的提高也有限制。沟槽型终端结构对刻蚀工艺要求较高,并未在实际生产中得到大量应用。将场限环终端结构与沟槽终端结构相结合,设计了一种沟槽型场限环终端,在149.7 μm的有效终端长度上实现了708 V的仿真击穿电压。此结构可以得到较大的结深,硅体内部高电场区距离表面较远,硅表面电场仅为1.83E5 V/cm,具有较高的可靠性。同时,工艺中只增加了沟槽刻蚀和斜离子里注入,没有增加额外的掩膜。     

单区JTE加场板终端结构的优化设计

为了提高芯片面积利用率,采用单区结终端扩展(JTE)与复合场板技术设计了一款700 V VDMOS的终端结构。借助Sentaurus TCAD仿真软件,研究单区JTE注入剂量、JTE窗口长度和金属场板长度与击穿电压的关系,优化结构参数,改善表面和体内电场分布,提高器件的耐压。最终在120.4mm的有效终端长度上实现了838 V的击穿电压,表面最大电场为2.03×10~5 V/cm,小于工业界判断器件击穿的表面最大电场值(2.5×10~5 V/cm),受界面态电荷的影响小,具有较高的可靠性,且与高压深阱VDMOS工艺兼容,没有增加额外的掩膜和工艺步骤。     

高压IGBT线性变窄场限环终端设计

为使3300 V及以上电压等级绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的工作结温达到150℃以上,设计了一种具有高结终端效率、结构简单且工艺可实现的线性变窄场限环(LNFLR)终端结构。采用TCAD软件对这种终端结构的击穿电压、电场分布和击穿电流等进行了仿真,调整环宽、环间距及线性变窄的公差值等结构参数以获得最优的电场分布,重点对比了高环掺杂浓度和低环掺杂浓度两种情况下LNFLR终端的阻断特性。仿真结果表明,低环掺杂浓度的LNFLR终端具有更高的击穿电压。进一步通过折中击穿电压和终端宽度,采用LNFLR终端的3300 V IGBT器件可以实现4500 V以上的终端耐压,而终端宽度只有700μm,相对于标准的场限环场板(FLRFP)终端缩小了50%。     

一款600V VDMOS终端结构的设计

设计了一款600V VDMOS功率器件的终端保护环结构,采用场限环与复合场板相结合的方式降低硅表面的电场峰值,且表面电场分布均匀.在159μm终端长度上仿真实现了670V的耐压,表面电场最大值为2.36e5V*cm-1,提高了终端的可靠性;工艺简单,同时没有增加额外的掩膜与步骤.     

6500 V SiC场限环终端设计与实现

针对6 500 V SiC器件的阻断电压要求,采用有限元仿真软件对场限环终端结构进行了设计优化。相比于通常的恒定环间距增量场限环终端设计,本项研究采用三段不同的环间距增量终端环结构。该结构场限环终端的优势在于SiC器件表面的峰值电场强度控制在1MV/cm以下,体内的峰值电场强度在2.4MV/cm以下,有效减小了实际工艺中环注入窗口的工艺偏差引起的环间距拉偏对峰值电场强度的影响。环间距拉偏结果显示,在-0.2~+0.2μm的偏差范围内,器件表面(SiO_2/SiC交界处)的峰值电场强度并没有升高,只是峰值的位置发生了改变。最后利用了所设计的场限环终端进行了实际流片。测试结果显示,当施加6 500V的反向电压,漏电流小于10μA。     

一款75 V功率场效应管失效分析与改进

对一款75 V功率场效应管失效芯片进行了分析。通过TCAD软件进行数值仿真,验证失效原因。在终端长度不变的前提下,获得具有两个场限环的终端结构,基本满足电场可靠性小于2.5×10⁵ V/cm的要求。设计了三个场限环终端结构,击穿电压提高至94.7 V,硅表面最大电场为2.17×10⁵ V/cm,小于临界电场2.2×10⁵ V/cm,降低了最大碰撞电离率,提高了器件的可靠性。     

一种500V终端结构的设计与优化

设计了一个500 V纯场限环终端结构.在保证击穿电压的前提下,为了尽可能减小终端结构所占的芯片面积,适当调整场限环终端的结构参数,添加金属场板,形成场限环-场板联合边端结构,界面态电荷对器件性能的影响也得到改善.采用场限环-场板结构的终端,实现了539 V的击穿电压,并缩短了17.2μm的边端宽度,相应节省了14％的宽度.     

场线绘制方法的讨论

在电磁场课程中,绘制场线具有比较重要的理论和实际意义,同时还是进行研究型教学的良好载体.本文以电场线为例讨论了绘制电磁场场线的3种方法:自适应步长法、自适应方向法和切线方向法,并介绍了这3种方法的基本思想,定性和定量对其进行了比较.     

场扫描电路的检测与故障维修

场扫描电路是电视形成图像信号的一个重要组成部分,通过对黑白电视场扫描电路原理的分析、电路功能的测试,以及对可能出现的故障进行详细的分析,在分析的基础上对电路故障进行检修,从而实现场扫描电路能够很好的实现它的功能,达到正确扫描的目的.     

论“辐照度”—不容忽视的设计参数

依据试验测试，着重论述了辐照度是红外加热，干燥，固化设备和人体理疗仪器设计中的一个极为重要的参数，其量值和分布的均匀性直接关系到加热干燥质量和人体理疗效果。     

硅场发射三极管的研究

简单介绍了硅场发射三极管的制造，三极管的Ｉ－Ｖ特性，在实验和理论上研究了栅门高度对发射电流的影响。     

新型三维电场传感器原理及试验结果

目前电场传感器只能探测电场强度矢量一维或者二维方向分量，尚无法精确地反映空中及地面电场强度大小。本文介绍一种新型三维电场传感器，由轴向、径向电场测量单元、驱动单元、电路单元、保温单元组成，用于探测空中及地面环境电场强度的三维方向矢量，克服了目前电场传感器探测电场强度时局限在一维或二维方向矢量的缺陷。在高空低温环境模拟试验中，当环境温度降到-50℃以下时，该传感器的保温单元使传感器内部温度一直处于零上，符合了电路板工作温度范围。在实际电场测试试验中，该传感器的电场测量单元验证了输出信号与电场之间的线性关系，与理论分析相符，证明了三维电场传感器的合理性。     

小型三维电场传感器设计与测试

目前电场传感器只能探测大气电场强度矢量一维或者二维方向分量,尚无法精确地反映空中电场强度大小。该文介绍一种结构新颖的小型三维空中电场传感器,由轴向(Z)和径向(X, Y)三路电场测量单元和驱动单元以及电路单元组成,用于探测电场强度的三维方向矢量。在地面实际测试中,传感器输出信号与电场强度的理论关系得到了验证,证明了三维电场传感器结构设计和检测方法的合理性。     

气体摆式倾角传感器流场影响因素分析

理论分析了密闭腔中自然对流气体稳态下的温度场和速度场对热敏丝的影响,给出了热敏丝电阻随温度和速度的变化关系。利用ANSYS软件计算了二维密闭腔体中点热源引起的速度场和温度场,并用流场计算结果定量分析了倾角变化时热敏丝电阻的变化。结果表明,热源所产生的温度场对热敏丝电阻的影响比速度场大近3个数量级,即对热敏丝电阻的变化起决定作用的是温度场而不是速度场。实验表明,电桥输出电压变化规律与数值计算结果基本一致。     

叠加法巧析对称场

静态对称场是“电磁场与电磁波”课程中的基本模型,叠加法是“电磁场与电磁波”课程中解决问题的重要方法,它可以化抽象为具体,增强直观性。论文将应用叠加原理来分析电磁场中常见的对称场,通过对场进行巧妙的叠加与抵消,进一步论证静电场以及恒定磁场的对称性,有利于强化人们对场对称性分布的理解。     

场发射显示

本文介绍了场发射平板显示的基本结构、工作原理、场发射冷阴极的制做方法以及与其有关的若干问题，最后介绍了场发射显示的现状和发展动态。     

气体摆式倾角传感器流场影响因素分析

理论分析了密闭腔中自然对流气体稳态下的温度场和速度场对热敏丝的影响，给出了热敏丝电阻随温度和速度的变化关系。利用ANSYS软件计算了二维密闭腔体中点热源引起的速度场和温度场，并用流场计算结果定量分析了倾角变化时热敏丝电阻的变化。结果表明，热源所产生的温度场对热敏丝电阻的影响比速度场大近3个数量级，即对热敏丝电阻的变化起决定作用的是温度场而不是速度场。实验表明，电桥输出电压变化规律与数值计算结果基本一致。