抑制或消除RC-IGBT回跳现象的技术发展概述

逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC-IGBT)以其良好的软关断特性、短路特性以及良好的功率循环特性等优点,成为现在半导体功率器件技术领域研究的热点.RC-IGBT在拥有众多优点的同时,最典型的问题就是电压回跳现象,如何抑制或消除器件开启初期固有的回跳现象是RC-IGBT器件领域的技术关键.通过对RC-IGBT领域的国内外专...     

氧化槽隔离型RC-IGBT的设计与仿真

提出了一种新型的RC-IGBT器件,相比于常规RC-IGBT,新型的RC-IGBT在集电极侧引入了一个类似于栅极的多晶硅沟槽结构,不同之处是沟槽底部结构没有氧化层将多晶硅与硅体区相隔离,于是可将此重掺杂的多晶硅区作为新型的RC-IGBT的集电极的N+短路区,故称为TO-RC-IGBT(Trench oxide reverse conducting IGBT)。由于集电极P+阳极层与N+短路区之间的氧化层隔离,TO-RC-IGBT并未出现常规RC-IGBT导通时的回跳现象。为了避免产生回跳现象,常规RC-IGBT的元胞宽度通常达数百微米,而TO-RC-IGBT元胞宽度只有20μm,因而TO-RC-IGBT不会出现常规RC-IGBT的反向电流分布不均匀的问题。     

一种计算晶闸管反向恢复电流参数的新方法

本文从一组反向恢复电荷曲线和一组反向能耗曲线出发，给出了晶闸管关断模型反向恢复参数的一种新的计算方法。此方法的计算误差在ｄｉ／ｄｔ和ｌＦ较宽的变化范围内，较其传统方法小得多。因此，此方法具有一定的实际应用价值。     

一种新型非穿通型IGBT

本文介绍了一种新型的非穿通型（ＮＰＴ）绝缘栅双极晶体管（ＩＧＢＴ）。该器件直接基于体硅材料上而没有任何降低寿命的步骤。论证了此器件能兼具低通压降、低开关损耗以及高压能力。与常规ＮＰＴ器件相比，其通态压降与关断损耗间的折衷关系更优越。分析了器件的温度特性及擎住特性。结果表明，这种ＮＰＴ结构的温度特性优良，短路电流能力非常高，无擎住发生。     

一种具有低EMI噪声的低阻空穴路径IGBT

为了解决浮空P区IGBT器件在小电流开启时存在较大EMI噪声的问题,提出了一种低阻空穴路径结构的IGBT。新结构在浮空P区中引入P+层以形成高低结,在开启过程中,较低电势的P+层加强了浮空P区空穴沿空穴路径地流出,呈现出低阻空穴路径,从而降低位移电流对栅极地充电,使得器件有较低的EMI噪声。仿真结果表明,在相同的开启功耗下,该结构相对于普通空穴路径的IGBT结构,能够明显降低器件的d IC/dt的最大值,抑制了器件的EMI噪声。     

一种高性能的桥式驱动电路

介绍了一种IGBT驱动电路SKHI21,它具有对驱动电源的欠压监测的功能;原副边采用脉冲变压器隔离,可以驱动半桥的上下管两个IGBT,而且只需一路直流电源就能工作;另外它可以输出短路进行保护护及软件关断IGBT,有效地保护IGBT;分析了它的内部框图和使用方法,实验证明,该驱动电路使用简单、可靠,具有优良的驱动和保护性能。     

一种计算晶闸管反向恢复电流参数的新方法

本文从一组反向恢复电荷曲线和一组反向能耗曲线出发,给出了晶闸管关断模型反向恢复参数的一种新的计算方法.此方法的计算误差在di/dt和IF较宽的变化范围内,较其它的传统方法小得多.因此,此方法具有一定的实际应用价值.     

基区复合电流对双极晶体管厄利电压的影响

推导了在考虑了基区复合电流后双极晶体管厄利电压的理论表达式。用该表达式计算了Si/SiGe异质结双极晶体管的厄利电压,并且与仿真结果进行了比较。比较结果表明,两种情况下计算出的厄利电压值符合良好。     

一种温控型双脉冲测试平台的设计与应用

双脉冲测试是一种广泛应用于绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)驱动设计及开关特性分析的测试方法.但是已有的研究报道一般只关注该方法的原理、设计与实现.为此,考虑了温度对IGBT工作特性的影响,提出了一种温控型双脉冲测试平台的设计方案,包括负载电感设计、温控调...     

一种低导通电阻低转折电压的双通道分段阳极横向IGBT

A dual conduction paths segmented anode lateral insulated-gate bipolar transistor （DSA-LIGBT） which uses triple reduced surface field （RESURF） technology is proposed. Due to the hybrid structures of triple RESURF LDMOS （T-LDMOS） and traditional LIGBT, firstly, a wide p-type anode is beneficial to the small shift voltage （VST） and low specific on-resistance （Ron,sp） when the anode voltage （VA） is larger than VST. Secondly, a wide n-type anode and triple RESURF technology are used to get a low Ron,sp when VA is less than VST. Meanwhile, it can accelerate the extraction of electrons, which brings a low turn-off time （Toff）. Experimental results show that： VST is only 0.9 V, Ron,sp （Ron × Area） are 11.7 and 3.6 Ω · mm^2 when anode voltage VA equals 0.9 and 3 V, respectively, the breakdown voltage reaches to 800 V and Toff is only 450 ns.     

一种高压大电流IGBT的设计与实现

提出了高压绝缘栅双极晶体管(IGBT)的设计方法,根据国内现有工艺水平,设计了1 700 V/100 A高压大电流的NPT-IGBT,包括其元胞结构、终端结构、工艺流程及版图的设计。通过分析及仿真确定元胞的结构参数;采用场限环与场板相结合的终端结构,讨论场板的设置对终端结构的影响,提出了多晶硅场板设置的方案;流片完成后进行半桥模块的封装,并对模块进行了测试。击穿电压达1 700 V以上,栅发射极漏电流小于80 nA、关断时间小于800 ns、关断功耗小于30 mJ,均达到设计要求。导通饱和压降3.5 V(略高),可通过增大芯片尺寸的方法加以改进。     

一种注入增强型快速SOI-LIGBT新结构研究

薄顶层硅SOI(Silicon on Insulator)横向绝缘栅双极型晶体管(Lateral Insulated-Gate Bipolar Transistor,LIGBT)的正向饱和电压较高,引入旨在减小关断态拖尾电流的集电极短路结构后,正向饱和电压进一步增大。提出了一种注入增强型(Injection Enhancement,IE)快速LIGBT新结构器件(F-IE-LIGBT),并对其工作机理进行了理论分析和模拟仿真验证。该新结构F-IE-LIGBT器件整体构建在薄顶层硅SOI衬底材料上,其集电极采用注入增强结构和电势控制结构设计。器件及电路联合模拟仿真说明:新结构F-IE-LIGBT器件在获得较小正向饱和电压的同时,减小了关断拖尾电流,实现了快速关断特性。新结构F-IE-LIGBT器件非常适用于SOI基高压功率集成电路。     

一种低失调高压大电流集成运算放大器

基于结型场效应晶体管(JFET)和双极型晶体管(BJT)兼容工艺,设计了一种低失调高压大电流集成运算放大器。电路输入级采用p沟道JFET (p-JFET)差分对共源共栅结构;中间级以BJT作为放大管,采用复合有源负载结构;输出级采用复合npn达林顿管阵列,与常规推挽输出结构相比,在输出相同电流的情况下,节省了大量芯片面积。基于Cadence Spectre软件对该运算放大器电路进行了仿真分析和优化设计,在±35 V电源供电下,最小负载电阻为6Ω时的电压增益为95 dB,输入失调电压为0.224 5 mV,输入偏置电流为31.34 pA,输入失调电流为3.3 pA,单位增益带宽为9.6 MHz,具有输出9 A峰值大电流能力。     

基区复合电流对双极晶体管厄利电压的影响

推导了在考虑了基区复合电流后双极晶体管厄利电压的理论表达式。用该表达式计算了 Si/Si Ge异质结双极晶体管的厄利电压 ,并且与仿真结果进行了比较。比较结果表明 ,两种情况下计算出的厄利电压值符合良好     

三相电压型逆变电路在MATALB中的建模与仿真

阐述了三相电压型逆变电路的工作原理,给出其在MATLAB/Simulink中的仿真模型,最后给出了反映系统性能的仿真结果并对其进行了比较分析,对三相电压型逆变电路在实际工程中的应用有很好的借鉴意义.     

一种实用的IGBT驱动电路

一种实用的ＩＧＢＴ驱动电路张开如，程斌（山东矿业学院济南分院，济南，２５００３１）功率绝缘栅双极晶体管（简称ＩＧＢＴ）因具有开关频率高、通断电流大等优点而得到越来越广泛地应用。随之而来的各种驱动电路也应运而生，其中有分立元件构成的驱动电路，也有专用的...     

低电流比例失调的无电阻带隙基准电压源

提出了一种改善电流比例失调的无电阻带隙基准电压源。该电路将传统源耦差分对结构的电压转换器改进为共源共栅结构电流镜,并引入了一对额外的电流镜来钳制漂移,显著改善由沟道长度调制效应所引起的电流镜失调,同时减小了电流比例系数的温度漂移。设计了自偏置电路、启动电路以及简单二阶补偿电路,采用0.5μm BCD工艺仿真,在5 V工作电压下,输出电压有效温度系数为19.8×10–6/(℃–45~+125℃),低频电源抑制比PSRR为–50dB,工作电压在4.0~6.5 V变化时,输出电压变化小于17 mV,电路总功耗约300μW。     

超大电流全固态调制器组件的设计与实现

介绍了模块化设计的2 000 A超大电流全固态调制器组件的方案,重点介绍了绝缘栅双极晶体管、感应变压器、储能电容和触发方式的选择以及组件的电路形式,给出了组件的结构和绝缘栅双极晶体管、感应变压器的输出仿真波形.文中采用仿真和实验调试相结合的方法,解决了模块化设计、大电流设计、触发同步、储能元件和驱动保护等关键技术.最后给出了组件的输出波形、模拟负载打火的电流波形和采用相同的4个及40个组件串联实验结果.     

具有反并联MCT的新型RC-IGBT

Novel reverse-conducting IGBT （RC-IGBT） with anti-parallel MOS controlled thyristor （MCT） is proposed. Its major feature is the introduction of an automatically controlled MCT at the anode, by which the anodeshort effect is eliminated and the voltage snapback problem is solved. Furthermore, the snapback-free characteristics can be realized in novel RC-IGBT by a single cell with a width of 10 μm with more uniform current distribution. As numerical simulations show, compared with the conventional RC-IGBT, the forward conduction voltage is reduced by 35% while the reverse conduction voltage is reduced by 50% at J = 150 A/cm2.