黄 洪, 李 琦, 党天宝, 王 磊, 姜焱彬

(桂林电子科技大学 信息与通信学院, 广西 桂林 541004)

绝缘栅型双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,简称IGBT)是一种广泛应用于高压变压器、电机、高压开关电源等方向的功率半导体器件。因IGBT器件的大电流、大功率的特点,使其存在一定的缺陷,制约了IGBT器件的发展。其中衡量器件主要的性能指标是导通压降和关断损耗。IGBT器件内部存在的电导调制效应,可使得器件拥有极低的导通压降,但关断时刻漂移区内部的非平衡载流子造成过长的关断电流拖尾,增大了器件的关断损耗。2种特性互为矛盾关系,制约了IGBT的发展[1-2]。

目前,IGBT器件的研究方向主要集中在降低关断损耗与降低导通压降之间找到折衷。场截止技术(field stop IGBT)提高了器件的耐压特性[3],增强了器件内部电导调制效应,可得到较为理想的器件特性。为了降低器件的关断时间,器件阳极端引入PMOS、NMOS、NPN三极管结构[4-6],此种类型的器件在关断时抽取非平衡载流子,为载流子提供一条抽取通道,降低关断时间。Kudoh等[7]提出的异质结技术减少了器件空穴注入效率,利用Si/SiGe异质结的能带差,关断时把阳极附近的空穴抽出,降低损耗。何逸涛等[8]提出一种槽栅载流子存储结构,提升了器件内部载流子注入,存储在栅极下的载流子降低了器件的导通压降,提升了器件的输出特性,且降低了关断时间,提升了导通压降与关断损耗之间的折衷关系。

随着半导体材料不断发展,第三代半导体材料逐渐兴起,SiC为典型的第三代半导体材料[9]。……