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IGCT的二极管集成和隔离区

来源:未知 编辑:晚一步 时间:2018-06-12

    以往的非穿通型(即不带缓冲层)GTO的硅片厚度大于与之配对的续流二极管的硅片厚度,从而使逆导GTO承受过多的功耗,因此二者集成的优点得不到较好的体现。缓冲层的引入克服了厚度上的这种缺陷,使二者单片集成又重现其吸引力。由于IGCT中的二极管与IGCT共享由GCT的阳基区与二极管P极形成的阻断结,这样在GCT门极与二极管阳极间即可形成电阻性通道,通过对上述P型扩散区实现的隔离,即由于PNP结构(其中总有一个PN结反偏)阻断了GCT门极与二极管阳极间的电流流通,从而克服了以往GTO用沟槽隔离(即电阻隔离)的缺点。普通的电阻隔离不仅使负门极电流增大,增加了GTO阻断时门控单元的负担,而且减少了器件的有效工作面积。

    由于IGCT具有大多数晶体管不带吸收电路的关断特性,这意味着该集成续流二极管必须在不带吸收电路且高di/dt工作条件下实现关断。因此,要求与IGCT配套使用的二极管不仅具有较低的静态损耗及动态损耗,而且应具备优良的恢复特性。设计时可采用局部少子寿命控制技术来实现。

    为了优化静态损耗与动态损耗间的关系,通常需要对载流子寿命进行调整,与GTO不同的是,电压反向后,二极管中的载流子将立刻通过阳极和阴极被抽走。因此,对于寿命纵向均匀分布的器件(如电子辐照器件)来说,空间电荷区不仅存在于PN结,而且也存在于N+/N结,这将导致有效基区变窄。在电压低于静态电压且两个空间电荷区交汇的瞬间,反向电流将急剧减少。然而,对于寿命有一定分布的器件,由于复合率较低,使扩散到基区的空穴较多,其电场梯度也就比寿命均匀分布的器件要陡,这反过来延缓了空间电荷区向阴极层的穿通,这样,既使在龟压超过静态穿通电压时仍将维持软恢复特性。同时,通过合理调整通态载流子分布,可大大抑制N+/N空间电荷区的形成,从而获得有利的动态电场分布,这样,在耗尽层穿通到N+阻挡层之前不会发生硬恢复。因此,通过少子寿命的均匀分布(如电子辐照)可较容易地调整动态损耗和静态损耗之间的关系,为了实现某些特殊应用所要求的反向恢复波形,可采用更为灵活的工艺技术,如扩金或质子辐照等。


 
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