柵控功率器件過渡區(qū)可靠性的研究.pdf

1、目前，柵控功率器件作為主流功率開關器件被廣泛應用于電磁加熱、機車牽引、智能電網(wǎng)等電力電子領域。而MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）與IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）作為柵控功率器件的兩大主流器件，其發(fā)展代表著功率器件發(fā)展的主流方向。然而，隨著柵控功率半導體器件向著更大功率以及更高頻率的方向發(fā)展，對其可靠性也提出了更為苛刻的指標和要求。眾多失效模式也在應用中凸顯出來，其中一種便是柵控功率器件過渡區(qū)在感性負載下的過流關斷失效。為此，

2、本文在國外相關論文的研究基礎之上，結合仿真分析，針對過渡區(qū)過流失效進行了更深入的研究，另一目的也是為了引起國內(nèi)相關企業(yè)和研究機構對功率器件可靠性研究的重視。
　　本論文工作包含以下幾個方面：
　　1、首先借助TCAD軟件，通過仿真確定了柵控功率器件過渡區(qū)在感性負載下過流關斷過程中的熱失效情況。并詳細討論關斷過程中過渡區(qū)內(nèi)部的物理參數(shù)如電流、電壓以及溫度的動態(tài)變化情況。
　　2、從器件物理層面揭示過渡區(qū)感性負載下關斷過程

3、中過流失效的原因，并分析了過渡區(qū)內(nèi)局部電流聚集引起的溫升以及動態(tài)雪崩等現(xiàn)象。
　　3、在上述基礎之上，提出了過渡區(qū)在過流關斷過程中的二維熱傳導模型，通過分析得出了過渡區(qū)在溫升上升階段流進的電流作恒流處理的思路，從而簡化了對熱模型溫度的求解。
　　4、針對過渡區(qū)局部過熱現(xiàn)象，結合現(xiàn)有工藝平臺，提出了一款RC-IGBT終端結構方案，經(jīng)優(yōu)化后該結構可以顯著緩解過渡區(qū)局部的電流集中從而有效改善熱應力過大的影響，為下一步的流片驗證提供