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新结构低功耗IGBT纵向结构的仿真研究

刘兴明  
【摘要】: 本文对新结构低功耗IGBT——LPL-IGBT纵向结构的仿真优化做了详尽论述。与现有IGBT相比较,LPL-IGBT在结构上保留了NPT-IGBT中的透明发射区和高载流子寿命的本质优点,同时又具有PT-IGBT中n~-/n~+复合薄耐压层的优点;在器件性能上,LPL-IGBT不仅具有比NPT-IGBT更低的能量损耗(包括通态损耗和开关损耗),而且其余性能如器件耐压、电流密度、安全工作区以及制造成本等相对现有NPT-IGBT均有明显改善。初步的器件仿真以及两轮样管制作均证实了LPL-IGBT性能的优越性。新结构低功耗LPL-IGBT将IGBT的性能推向了一个新的水平,应用前景十分广阔,本研究在上述器件结构基础上通过进一步的仿真最终确定了器件完整的最优化纵向结构以及与之相对应的制作工艺,根据我们提出的制作工艺制得的IGBT具有最优的性能。根据器件物理及IGBT的工作机理我们建立了相应的模型,并对仿真结果进行了合理的解释。本研究在国际上首次对IGBT完整的纵向结构进行了仿真优化,研究中涉及到的器件模型、建模方法、最优器件结构以及制作工艺的确定均可推广到其它类型IGBT及开关器件的优化设计及性能分析中,因而具有重要的实际意义。


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