[發明專利]一種新型高壓低損耗IGBT結構

在審

• 申請號: 202110421470.5
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN112993025A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 張軒;朱東柏
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明所涉及的是一種新型高壓低損耗IGBT結構,此IGBT結構為集成PMOS的溝槽IGBT結構，包括集成PMOS的超級基區IGBT(PSBL IGBT)結構與集成PMOS的GGEE type IGBT(PGE IGBT)結構，PSBL IGBT結構是在SBL IGBT內部集成了PMOS結構，不僅改善了器件的導通特性與耐壓特性，同時極大的改善了器件導通壓降Vce(on)與關斷損耗Eoff之間的折中關系,以及導通損耗Eon與續流二極管(FWD)反向恢復時的dVAK/dt折中關系，PGE IGBT結構是在GE IGBT內部集成了PMOS結構,其極大的改善器件的導通壓降Vce(on)與關斷損耗Eoff之間的折中關系。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，尤其是一種新型高壓低損耗IGBT結構。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）作為當下電子電路應用的核心器件，被廣泛應用于汽車、鐵路、家電、通信及航空航天各個領域，IGBT的使用極大地提高了電力電子系統的性能，它一直在致力于優化其導通壓降Vce(on)與關斷損耗Eoff之間的折中關系以及導通損耗Eon與續流二極管(FWD)反向恢復時dVAK/dt的折中關系。

IGBT因兼具金屬-氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）的低阻抗易驅動以及雙極結型晶體管（BJT）的大電流低導通壓降等特點在中高壓領域得到廣泛的應用，如今為響應國家倡導的綠色能源以及節能減排與可持續發展的政策，如何降低IGBT的開關損耗成為IGBT研究的熱門話題，近年來國內外相繼提出了許多低損耗IGBT結構，雖然都改善了器件的開關特性但是也存在一些缺陷從而限制其實際應用中的發展，本發明基于與IGBT的理解提出了一種新型低損耗的IGBT結構。

發明內容

為了降低IGBT的開關損耗，本發明提供了一種新型高壓低損耗IGBT結構。

本發明解決其技術問題是通過以下的技術方案來實現的：

本發明提供了一種新型高壓低損耗IGBT結構，此IGBT結構為集成PMOS的溝槽IGBT結構，包括集成PMOS的超級基區IGBT(PSBL IGBT)結構與集成PMOS的GGEE type IGBT(PGEIGBT)結構。

上述的集成PMOS的超級基區IGBT(PSBL IGBT)結構是在有超級基區IGBT(SBLIGBT）結構的基礎上引入一個與發射極等電位的溝槽結構，第二P型基區、N型載流子存儲層、P型基區、以及與發射極等電位的溝槽結構形成具有自偏置PMOS結構，其中第二P型基區是PMOS的源區，N型載流子存儲層是PMOS的基區，P型基區是PMOS的漏區，與發射極等電位的溝槽結構是PMOS的柵極。

上述的集成PMOS的GGEE type IGBT(PGE IGBT)結構是在內部集成了PMOS結構的IGBT(GE IGBT)的基礎上，使與發射極短接的溝槽被浮空P區包圍且在與發射極短接的P型區下方引入N型區，該N型區、浮空P型區、發射極短接溝槽以及與發射極短接的P型區形成具有自偏置的PMOS結構，相比于GE IGBT，PGE IGBT的特點是當器件導通后PMOS開啟時，浮空P區的電勢通過PMOS溝道與發射極短接的P型區連通，其上電勢能夠有效鉗位住而不發生浮動，不僅能夠改善器件的可靠性，同時能改善器件的電容特性。

本發明具有以下有益效果：本發明提出的新型的高壓低損耗IGBT不僅改善的器件的導通壓降Vce(on)與關斷損耗Eoff之間的折中關系，同時還改善了器件的EMI特性。

附圖說明

圖1是本發明的PSBL IGBT結構示意圖。

圖2是本發明的PSBL IGBT結構等效電路示意圖。

圖3是本發明的PGE IGBT結構示意圖。

具體實施方式