SiC功率器件特性研究与模拟分析
碳化硅(SiC)是第三代半导体材料的典型代表，由于其高电压，热导率高，电子饱和速率大，临界电场高等特点，是目前大功率应用场合下的理想半导体材料。在功率器件领域，SiC器件是极具潜力的竞争者，在军事及民用设备的功率电子电路中具有广泛应用，是目前大功率半导体器件的研究热点。本工作主要研究以下几个方面:
(1)基于半导体器件物理理论和TCAD软件设计了耐压1000V中压区域的SiC-MOSFET(绝缘栅型场效应管)和Si-IGBT(绝缘栅双极型晶体管)两种功率器件。通过软件模拟在相同的外部环境下讨论两种器件可代替性的电学条件，为SiC-MOSFET应用提供理论基础。本文中器件宽度10μm漂移区厚度为5μm的SiC-MOSFET在器件压降低于8V的电学条件下是完全可以替代器件宽度为10μm漂移区厚度为110μmSi-IGBT，并且在器件内部的温度分布优于目前广泛使用的Si-IGBT。在8V临界器件压降时，器件关断能量损耗SiC-MOSFET只是Si-IGBT的25％。
(2)针对SiC-MOSFET在高压环境下导通电阻过大的不足，在SiC-MOSFET基础上进一步研究了SiC-IGBT的热学和电学特性，设计模型击穿电压为3500V。在SiC-IGBT研究中，在相同材料的物理参数情况下，计算了横向SiC-LIGBT，竖直型槽栅SiC-UIGBT，竖直型平面栅SiC-DIGBT，三种器件的热学和电学特性并分析应用条件。
(3)对于已经商业化的SiC-SBD(肖特基二极管)提出斜面器件结构，以1800V耐压常规SBD作为研究模型，在采用斜面结构45°角后耐压提升15％和最小反向偏置电流，并通过场环结构避免斜面结构带来的器件导通电阻较大的缺点以及优化电场分布。
碳化硅;功率器件;绝缘栅双极型晶体管;绝缘栅型场效应管;肖特基二极管;击穿电压
北京化工大学
硕士
凝聚态物理
战可涛
2012
中文
TN304.2
87
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）