国家电网公司科技项目(SGRI-WD-71-13-006)
- 作品数：11 被引量：67H指数：4
- 相关作者：贾云鹏胡冬青吴郁屈静李蕊更多>>
- 相关机构：国网智能电网研究院北京工业大学全球能源互联网研究院更多>>
- 发文基金：国家电网公司科技项目国家自然科学基金国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：电子电信电气工程更多>>
- IGBT集电结局域寿命控制的比较与分析被引量：4
- 2014年
- 新型的电场终止型绝缘栅双极晶体管(FS-IGBT)改善了传统穿通型(PT)IGBT性能上的不足,但对于1 200 V以下器件需要超薄片加工。为打破加工技术的限制,用简易的厚片工艺实现薄片性能,可以在集电结附近设置载流子局域寿命控制层(LCLC)来改善器件性能。目前有两种方案:将LCLC区置于集电区内形成内透明集电极IGBT(ITC-IGBT);或置于缓冲层内,形成缓冲层局域寿命控制IGBT。对这两种结构的600 V器件结合具体参数进行了仿真和比较。仿真结果表明,两种结构的器件可实现几近相同的折中特性,但当LCLC区位于缓冲层内时,需要更低的局域寿命,且更易发生通态特性的回跳现象,影响器件性能。因此将LCLC区置于集电区,即形成ITC-IGBT结构是一个更好的选择,为探索用厚片工艺制造高性能IGBT提供了必要的参考。
- 周新田吴郁胡冬青贾云鹏张惠惠穆辛金锐刘钺杨
- 压接式IGBT芯片的研制被引量：9
- 2016年
- 基于现有工艺平台开发了一款具有自主知识产权的3 300V/50A非穿通型(NPT)压接式IGBT芯片。该芯片元胞采用平面型结构,元胞注入采用自对准工艺,背发射极采用透明集电极技术。为适用于压接封装,避免压力对MOS沟道的影响,在有源区淀积第二层厚金属铝,并在JFET区上方用场氧垫高。终端采用场环+多级场板复合结构,结合横向的场终止技术,实现高效率的终端结构设计。将此设计进行流片验证,测试结果显示击穿电压4 200V以上,饱和压降3.75V,阈值电压7.1V,实测值和仿真值相差不大。将压接式芯片封装成3 300V/600A压接式模块,饱和压降较芯片级偏小0.05V。
- 高明超韩荣刚赵哿刘江王耀华李立李晓平乔庆楠金锐温家良
- 关键词：绝缘栅双极晶体管元胞
- 150V电荷耦合功率MOSFET的仿真被引量：1
- 2014年
- 电荷耦合是适用于中等电压功率MOSFET设计的先进设计理念之一，该设计思想旨在改善器件阻断态下的电场分布从而提高耐压。针对150V电荷耦合功率MOSFET双外延漂移区（分别为电荷耦合区N1区与非耦合区N2区）电荷匹配问题进行了仿真优化研究，结果表明：N1区和N2区浓度分别约为2．2×10^16cm^-3和4．5×10^15cm。时，电场分布更加均匀、耐压更高，且比导通电阻仅为1．306mQ·cm^2，即击穿电压和比导通电阻间达到最佳匹配。同时，还针对器件不同槽深进行了静态特性和动态特性的整体仿真优化研究，结果表明：槽深在7～9μm时，器件满足耐压要求且击穿电压随双漂移区掺杂浓度匹配程度变化较为平稳。最后，优化结构与传统槽栅MOSFET相比，其栅漏电容和栅电荷大幅降低，器件优值降低了约87％。
- 李蕊胡冬青金锐贾云鹏苏洪源匡勇屈静
- 关键词：电荷耦合场板
- 600V高性能新型槽栅内透明IGBT的仿真被引量：1
- 2014年
- 载流子存储层(CSL)可以改善IGBT导通态载流子分布,降低通态电压,但影响器件阻断能力。为了平衡载流子存储层对器件阻断能力的影响,在器件n-漂移区中CSL层处近哑元胞侧设计了p型埋层(p BL),利用电荷平衡的理念改善电场分布,并借助ISE-TACD仿真工具,依托内透明集电极(ITC)技术,研究了600 V槽栅CSL-p BL-ITC-IGBT电特性。为了保证器件承受住不小于10μs的短路时间,设置了哑元胞。在此基础上,仿真分析了CSL和p BL的尺寸及掺杂浓度、哑元胞尺寸等对器件特性的影响,并与普通的槽栅ITC-IGBT、点注入局部窄台面(PNM)ITC-IGBT的主要技术指标进行对比,给出CSL和p BL的尺寸及掺杂浓度的最佳范围。结果表明,合理的参数设计可使CSL-p BL-ITC-IGBT具有更优的技术折中曲线。
- 苏洪源胡冬青刘钺杨贾云鹏李蕊匡勇屈静
- 关键词：槽栅
- 直流电网用电力电子器件发展与展望被引量：46
- 2016年
- 基于柔性直流输电的直流电网技术具备灵活、安全的潮流控制能力,将越来越多地成为大规模清洁能源发电、海洋群岛供电及构建新型城市电网的首选技术方案。直流电网核心装置电压源换流器、直流断路器等都利用到全控电力电子器件以实现电能的变换,因而器件参数性能对这些装置有着极大的影响。从直流电网各核心装置的需求分析着手,详细讨论了不同装置对器件电气特性、封装形式的要求,提出具有针对性的定制化设计、协同优化设计等关键技术,最后对适用直流电网发展的未来新型器件进行了展望。
- 温家良葛俊潘艳邱宇峰陈中圆刘先正李金元
- 关键词：直流电网电力电子器件直流断路器
- 改善高压FRD结终端电流丝化的新结构被引量：1
- 2013年
- 动态雪崩问题是影响高压硅功率二极管如高压快恢复二极管(FRD)坚固性的一个主要因素。文中通过仿真计算,比较了高压FRD两种不同终端结构的动态雪崩特性。结果表明,横向变掺杂2(VLD)终端结构的动态雪崩耐量比结终端延伸(JTE)结构更优。为改善后者动态雪崩过程中结终端处的电流丝化问题,文中提出改用P+/P阳极结构中的P型缓冲层做介于有源区与终端区之间的电阻区。仿真结果表明,相应的电流丝化问题可得到显著缓解。
- 吴立成吴郁魏峰贾云鹏胡冬青金锐査祎影
- 关键词：快恢复二极管终端结构
- 功率快恢复二极管反偏ESD机理分析被引量：2
- 2013年
- 功率半导体器件静电放电(ESD)的可靠性在应用中至关重要,其抗ESD的机理需深入研究。采用一种符合GB/T 17626.2标准的简明分段线性电流源,对功率快恢复二极管(FRD)反偏ESD过程进行仿真计算。基于器件外端电压波形经历过冲、负阻和振荡以及平缓发展三个阶段,分析了器件内部相应的一系列复杂变化。结果表明:器件内部的"过耗尽"、雪崩注入、载流子及电场分布涨落等变化,最终导致电流在pn结拐角处形成局部集中。最后,分析了器件结构参数对抗ESD能力的影响。
- 魏峰吴郁周新田周东海吴立成贾云鹏胡冬青金锐刘钺杨
- 关键词：临界场
- 功率快恢复二极管反偏ESD与雪崩耐量仿真
- 2015年
- 静电放电(ESD)失效与雪崩耐量是影响高压硅功率二极管,如功率快恢复二极管(FRD)性能及可靠性的两个主要因素。利用ISE TCAD平台,采用简明分段线性电流源,分别对功率FRD反偏ESD过程及雪崩耐量进行仿真计算,讨论二者的共性和差异。结果表明,器件外端电压波形均经历过冲、负阻振荡和平缓发展三个阶段,对应器件内部的"过耗尽"、雪崩注入、载流子及电场分布涨落等复杂变化,差别在于反偏ESD造成的电压过冲更明显,且出现典型的U型电场分布,与雪崩耐量相比对器件造成的影响更剧烈。为改善器件在反偏ESD和雪崩耐量测试过程中的电流丝化问题,考察了结构参数对器件抗ESD能力和雪崩耐量的影响,发现提高n-区掺杂浓度和阳极表面浓度对提高抗ESD能力和雪崩耐量起到促进作用。
- 屈静吴郁刘钺杨贾云鹏匡勇李蕊苏洪源
- 缓变场终止型IGBT特性的仿真被引量：2
- 2015年
- 为改善场终止型绝缘栅双极型晶体管（FS-IGBT）电场终止能力的可靠性,对一种缓变场终止型绝缘栅双极型晶体管（GFS-IGBT）的特性进行了仿真研究。与传统FS-IGBT的突变场终止层不同,GFS-IGBT所具有的场终止层是一个厚度为20-30μm,峰值掺杂浓度为3.5×10^15cm^-3的缓变场终止层。采用Sentaurus TCAD仿真软件,对600 V/20 A的FS-IGBT与GFS-IGBT和非穿通型IGBT（NPT-IGBT）在导通、开关和短路特性等方面进行了对比仿真。结果表明,在给定的参数范围内,GFS-IGBT具有更低的通态压降、良好的关断电压波形以及更小的关断能耗。最后介绍了一种针对600 V IGBT器件的缓变场终止结构的制造技术。
- 匡勇贾云鹏金锐吴郁屈静苏洪源李蕊
- 关键词：通态压降关断损耗
- 2500V压接式IGBT芯片的仿真与验证
- 2016年
- 基于现有工艺平台设计一款具有自主知识产权的2 500 V/50 A非穿通型(NPT)压接式IGBT芯片。芯片有源区元胞采用平面型结构,结合器件仿真结果采用抗动态雪崩及抗闩锁设计,同时采用载流子增强技术来降低器件的饱和压降。芯片终端区采用场环加多级场板的复合结构,结合横向的场终止技术,实现高效率的终端结构设计。将此设计进行流片验证,测试结果显示击穿电压3 500 V以上,饱和压降2.65 V,阈值电压6.5 V,符合仿真预期和芯片设计要求。
- 李立高明超刘江赵哿王耀华金锐温家良潘艳
- 关键词：IGBT元胞
