氧化槽隔离型RC-IGBT的设计与仿真

提出了一种新型的RC-IGBT器件,相比于常规RC-IGBT,新型的RC-IGBT在集电极侧引入了一个类似于栅极的多晶硅沟槽结构,不同之处是沟槽底部结构没有氧化层将多晶硅与硅体区相隔离,于是可将此重掺杂的多晶硅区作为新型的RC-IGBT的集电极的N+短路区,故称为TO-RC-IGBT(Trench oxide reverse conducting IGBT)。由于集电极P+阳极层与N+短路区之间的氧化层隔离,TO-RC-IGBT并未出现常规RC-IGBT导通时的回跳现象。为了避免产生回跳现象,常规RC-IGBT的元胞宽度通常达数百微米,而TO-RC-IGBT元胞宽度只有20μm,因而TO-RC-IGBT不会出现常规RC-IGBT的反向电流分布不均匀的问题。     

应用于车载变流器的RC-IGBT工作特性

逆导型IGBT (RC-IGBT)是将IGBT功能与续流二极管功能集成在一个芯片上,实现了在相同封装体积下,可获得更大的功率密度,由于IGBT与二极管紧密的移相热耦合,在相同散热条件下,RC-IGBT允许的工作结温更高.同时,RC-IGBT的本征二极管还受到栅极电压控制,通过栅极电压控制策略,可以降低器件损耗,优化系统特性.介绍了RC-IGBT的基本工作原理和二极管退饱和控制特性,研究了RC-IGBT应用于变流器系统的损耗优化控制策略,分析了应用RC-IGBT的单相脉宽调制(PWM)整流器的工作特性与损耗特性.通过一个具体的应用工况运行仿真,分析对比了RC-IGBT和普通IGBT在PWM整流器应用中的损耗特性.结果显示,应用RC-IGBT后总体损耗有所降低,验证了RC-IGBT退饱和脉冲控制的有效性.     

多台阶介质槽隔离的SiCOI

用二维器件仿真软件MEDICI对Si COI(Si C on insulator) MESFET的击穿特性进行了研究,提出了一种新的Si COI MESFET器件介质槽隔离结构,即多台阶介质槽隔离结构.研究结果表明,与单介质槽隔离Si COI MES-FET相比,多台阶结构在保持高击穿电压的情况下,可以大大提高器件的饱和漏电流和跨导.多台阶介质槽隔离Si COI MESFET是一种兼顾高击穿电压和大电流的功率器件结构     

多台阶介质槽隔离的SiCOI MESFET器件

用二维器件仿真软件MEDICI对SiCOI (SiC on insulator) MESFET的击穿特性进行了研究,提出了一种新的SiCOI MESFET器件介质槽隔离结构,即多台阶介质槽隔离结构.研究结果表明,与单介质槽隔离SiCOI MESFET相比,多台阶结构在保持高击穿电压的情况下,可以大大提高器件的饱和漏电流和跨导.多台阶介质槽隔离SiCOI MESFET是一种兼顾高击穿电压和大电流的功率器件结构.     

具有超低导通电阻阶梯槽型氧化边VDMOS新结构

基于国际上Liang Y C提出的侧氧调制思想,提出了一种具有阶梯槽型氧化边VDMOS新结构.新结构通过阶梯侧氧调制了VDMOS高阻漂移区的电场分布,并增强了电荷补偿效应.在低于300V击穿电压条件下这种结构使VDMOS具有超低的比导通电阻.分析结果表明:较Liang Y C提出的一般槽型氧化边结构,器件击穿电压提高不小于20%的同时,比导通电阻降低40%～60%.     

任意曲线槽波导色散和损耗特性的高次有限元分析

本文用高次有限元法分析了任意形状槽波导的色散和损耗特性.该方法的有效性和可靠性由实验和其它计算结果所证实.文中对诸如矩形、三角形、抛物、椭圆和余弦等形状的槽波导进行了系统的研究.计算结果表明,不同形状槽波导具有相近的色散特性,但损耗相差很大,其中V形槽波导损耗最小,大约是矩形槽波导的一半.文中给出的曲线可供设计槽波导元件和电路时参考.     

基于深隔离槽刻蚀的高压发光二极管制造

在制作高压发光二极管(HV LED)时,为了将数个独立的LED 串联起来,需要将GaN进行电感耦合等离子(ICP)深隔离刻蚀。本文制作了隔离槽深度为5um,台面侧壁为79.2?的GaN基HV LED。刻蚀表面和结构侧面的形貌通过激光显微镜和扫描电子显微镜进行观察分析。在形成金属接触并退火之后,测量HV LED输入电流-正向电压曲线,分析了其电学特性。与传统LED相比,I-V曲线趋势一致;相同尺寸和发光面积下,接触电阻下降了4.6Ω,而输出功率提高了5W。结果表明,可以应用于实际生产     

一种带氧化槽的双栅LDMOS

提出了一种带氧化槽的双栅体硅LDMOS结构(DGT LDMOS).在漂移区中引入一个氧化槽,在该槽上形成埋栅,同时形成一个槽栅.首先,双栅形成双导电沟道,减小了比导通电阻;其次,氧化槽折叠了漂移区,这不仅调制了电场的分布,而且提高了漂移区的优化浓度,有效提高了击穿电压,降低了比导通电阻.采用二维数值仿真软件MEDICI,对器件参数进行仿真和优化设计.结果表明,相对于普通体硅LDMOS(SG LDMOS),该结构的比导通电阻下降了56.9％,击穿电压提高了82.4％.在相同尺寸和击穿电压下,相对于单槽栅体硅LDMOS(SGT LDMOS),DGT LDMOS的比导通电阻下降了35.4％.     

W波段V型曲折矩形槽波导行波管的模拟研究

分析了一种新型慢波线-V型曲折矩形槽波导慢波结构,利用电磁仿真软件CST及HFSS对其高频特性进行了模拟计算,并在此基础上设计了工作在W波段的V型曲折矩形槽波导行波管的互作用结构.利用CST粒子工作室对其注-波互作用特性进行了模拟分析.结果表明:W波段V型曲折矩形槽波导行波管能够有效放大微波信号,且频谱纯净.     

具有超低导通电阻阶梯槽型氧化边VDMOS新结构

基于国际上Liang Y C提出的侧氧调制思想,提出了一种具有阶梯槽型氧化边VDMOS新结构.新结构通过阶梯侧氧调制了VDMOS高阻漂移区的电场分布,并增强了电荷补偿效应.在低于300V击穿电压条件下这种结构使VDMOS具有超低的比导通电阻.分析结果表明:较Liang Y C提出的一般槽型氧化边结构,器件击穿电压提高不小于20%的同时,比导通电阻降低40%～60%.     

栅极下加氧化层的新型沟槽栅E-JFET仿真研究

新结构沟槽栅E-JFET的特点是在栅极下隐埋局域氧化层,以降低栅电容,从而改善器件的开关速度,尤其是适用于低压高频领域。通过理论及仿真分析,与无隐埋氧化层的沟槽栅MOSFET以及沟槽栅E-JFET进行了性能比较。结果证明,该结构具有最低的开关功耗,即Q0最小,在相同条件下相对于沟槽栅MOSFET和沟槽栅E-JFET来说,Q0的改善分别可达到86．3％和13．4％。     

一种电荷平衡结构的沟槽MOSFET的优化设计

为了降低传统沟槽MOSFET的导通电阻和栅漏电容,科研人员提出一种具有电荷平衡结构的SG-RSO MOSFET。在此基础上,利用电荷平衡理论计算出SG-RSO MOSFET结构的主要参数,并借助TCAD仿真软件对外延层厚度及其掺杂浓度、场板氧化层厚度和沟槽深度等主要参数进行合理优化设计。最终,仿真得到击穿电压为92.6 V、特征导通电阻为19.01 mΩ·mm²、特征栅漏电容为1.45 nF·cm-2的SG-RSO MOSFET。该器件性能优于传统沟槽MOSFET。     

沟槽阻挡型阳极结构门极换流晶闸管特性研究

引入沟槽结构,提出一种改进型注入效率可控门极换流晶闸管。新结构采用沟槽型阻挡结构代替阳极表面平面型氧化薄层,实现对基区漂移电子阻挡和积累作用,保持了注入效率自调整效应,减小了平面型氧化阻挡层对阳极有效面积的影响。模拟结果表明,新结构器件实现了注入效率控制功能,增大了有效阳极接触面积并降低了通态压降;其沟槽宽度可调节注入效率和关断特性。     

阵列化LAPS的结构设计及特性研究

为了降低阵列化光寻址电位传感器(LAPS Array)非敏感区域的噪声干扰,提出一种新的结构,对非敏感区域进行重掺杂,并在其表面生长厚氧化层。用同样的激光束照射,非敏感区域的光电流比敏感区域降低20dB以上。针对阵列化LAPS的特点,研究了电极位置变化、光源强度变化对测量结果的影响。给出了阵列化LAPS在不同应用中电极位置设置的建议,同时表明用LED作为阵列化LAPS的激励光源是合理的。     

1200V沟槽栅/平面栅场截止型IGBT短路耐量特性研究

研究了沟槽栅与平面栅结构1 200V/20A场截止(Field-stop)型(绝缘栅双极型晶体管)(IGBT)的短路耐量特性,从测试电路参数与器件本身的结构与工艺两方面对具有沟槽栅及平面栅结构的场截止型IGBT进行了探究,其中热耗散为引起击穿的主要原因。实际制作了沟槽栅-场截止型IGBT,采用优化的正面沟槽结构结合背面场截止薄片工艺,选择了合适的集电极-发射极间的饱和电流保证器件具有较低的导通压降的同时减少了焦耳热的产生,提升了芯片自身的抗短路能力(tsc>12μs),有利于沟槽栅IGBT应用的可靠性。     

Design and Analysis of Refractometer Based on Bend Waveguide Structure with Air Trench for Optical Sensor Applications

This study proposes a novel optical sensor structure based on a refractometer combining a bend waveguide with an air trench. The optical sensor is a splitter structure with a reference channel and a sensing channel. The reference channel has a straight waveguide. The sensing channel consists of a U‐bend waveguide connecting four C‐bends, and a trench structure to partially expose the core layer. The U‐bend waveguide consists of one C‐bend with the maximum optical loss and three C‐bends with minimum losses. A trench provides a quantitative measurement environment and is aligned with the sidewall of the C‐bend having the maximum loss. The intensity of the output power depends on the change in the refractive index of the measured material. The insertion loss of the proposed optical sensor changes from 3.7 dB to 59.1 dB when the refractive index changes from 1.3852 to 1.4452.     

1.2 kV碳化硅MOSFET瞬态可靠性研究

随着碳化硅MOSFET器件在功率变换领域的广泛应用,碳化硅MOSFET器件的瞬态可靠性问题成为研究热点。文章主要研究了1 200 V SiC MOSFET瞬态可靠性的测试与表征。通过搭建短路和UIS测试通用的测试平台进行实验,对短路和UIS失效机理进行分析。通过对商用器件进行重复性测试,研究器件在两种瞬态可靠性测试下性能退化情况,对器件内部退化机理进行合理的分析。     

射频功率LDMOS槽形漂移区结构优化设计

对射频功率LDMOS槽形漂移区的结构进行了优化设计.基于射频功率LDMOS的频率特性,提出了矩形、倒三角形和正三角形槽结构,对槽的位置、深度、宽度进行分析,在满足相同的耐压和导通电阻条件下,得出最优结构为正三角形槽结构,该结构实现了最大程度地减小寄生反馈电容的目的,寄生反馈电容减小了24%,LDMOS的截止频率提高了15%.