N+缓冲层对PT-IGBT通态压降影响的研究

关艳霞，凌 宇

（沈阳工业大学 信息科学与工程学院，沈阳 110870）

N+缓冲层对PT-IGBT通态压降影响的研究

关艳霞，凌 宇

（沈阳工业大学 信息科学与工程学院，沈阳 110870）

N+缓冲层设计对PT-IGBT器件特性的影响至关重要。文中利用Silvaco软件对PT-IGBT的I-V特性进行仿真。提取相同电流密度下，不同N+缓冲层掺杂浓度PT-IGBT的通态压降，得到了通态压降随N+缓冲层掺杂浓度变化的曲线，该仿真结果与理论分析一致。对于PT-IGBT结构，N+缓冲层浓度及厚度存在最优值，只要合理的选取可以有效地降低通态压降。

Silvaco；PT-IGBT；N+缓冲层；通态压降；仿真

IGBT因为拥有输入阻抗高、损耗低、开关速度快、通态压降低、通态电流大等优势而成为现今功率器件发展的主流产品[1-2]。我国市场对IGBT的需求庞大，但国内还不能大规模生产自主设计的IGBT，大部分仍依靠进口，这是我国电力电子技术发展中面临的重大瓶颈之一[3]，IGBT的研发设计工作对我国各项事业的发展有十分重大的战略意义。

与 NPT-IGBT（非穿通型 IGBT）相比，PT-IGBT（穿通型IGBT）因具有更好的开关速度及更小的功率损耗而被广泛应用。PT-IGBT中N+缓冲层的结构参数对其特性的影响至关重要，因此要对其进行优化设计。在进行N+缓冲层设计中，原则上是在保证正向转折电压的前提下选择合理的N+缓冲层的掺杂浓度和厚度，降低通态压降。文中使用Silvaco软件，在保证阻断电压的前提下，对不同N+缓冲层掺杂浓度的PT-IGBT的通态压降进行了仿真分析，对PT-IGBT缓冲层的优化设计提供了有价值的参考。

1 PT-IGBT的结构与工作原理

1.1 PT-IGBT的结构

IGBT是在VD-MOSFET结构基础上发展而来的器件[4]，IGBT用P+层取代了VD-MOSFET漏极中的N+型掺杂区。……