毛鸿凯，苏芳文，林 茂，张 飞，隋金池

(杭州电子科技大学 电子信息学院，浙江 杭州 310018)

硅(Si)基器件的发展已达到了材料的极限，无法满足电力电子系统越来越多的要求。以SiC、GaN为代表的第三代宽禁带半导体材料逐渐取代Si材料进入了研究人员的视线中。SiC材料禁带宽度大，饱和电子漂移速度高，热导率高以及击穿电场强度大，被广泛应用在高温、高压及抗辐射等领域中[1-5]。

近几年，很多研究者都将研究焦点转移到了对器件的导通压降和击穿电压进行折中，而对于器件关断损耗的研究则相对较少[6-8]。目前主流的解决方法有3种：(1)合理设置器件的尺寸和参数，例如N+缓冲层的厚度及掺杂浓度；(2)设计具有特殊作用的新型IGBT器件，例如在器件内部引入载流子增强层、异质结以及透明阳极等[9-10]；(3)尽可能开发出新型的器件制造工艺，例如在NO气氛中生长栅氧化层等。

为了在不影响器件其他特性的前提下进一步降低器件的关断损耗，文中提出了一种在P基区中引入低寿命区同时集电极做成阶梯型的LS-IGBT，通过控制注入到N-漂移区中的载流子数量来改善器件的电学特性。利用半导体器件仿真工具Silvaco Atlas对LS-IGBT进行电学特性的模拟仿真，然后分析器件的击穿电压、导通压降及关断损耗相对于传统结构发生的变化。最终在维持击穿电压不变及不牺牲正向特性的前提下，获得关断损耗大幅减小的LS-IGBT结构。

1 器件结构及参数

1.1 器件结构

图1分别是传统沟槽结构(C-IGBT)和文中所提含低寿命区及阶梯型集电极结构(LS-IGBT)的半元胞二维横截面示意图。……