낮은 온-저항과 빠른 스위칭 특성을 갖는 2500V급 IGBTs
2500V IGBTs with Low on Resistance and Faster Switching Characteristic
2
조회
0
다운로드
1
인용
0
참고문헌
초록
본 연구는 전력용 스위칭 소자로 널리 활용되고 있는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)소자로서 NPT(Non Punch Through) IGBT 구조에 기반 한 새로운 구조의 IGBT를 제안하였다. 제안된 구조는 기존 IGBT 구조의 P-베이스 영역 우측 부분에 N+를 도입함으로 N-드리프트 영역의 정공분포를 N+영역으로 밀집시켜 턴-오프 시 정공의 흐름을 개선, 기존 구조보다 더 빠른 턴-오프 시간과 더 낮은 순방향 전압강하를 갖는 구조이다. 또한 P+를 게이트 우측 하단에 형성함으로써 순방향 전압 강하 특성을 개선시키기 위해 도입한 캐리어 축적 층인 N+에 의해 발생하는 낮은 래치-업 특성과 낮은 항복 전압 특성을 개선시킨 구조이다. 시뮬레이션 결과 제한된 구조의 턴-오프와 순방향 전압강하는 기존 구조대비 각각 0.3us, 0.5V 향상된 특성을 보였다.
Abstract
This paper presents a new Insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT) based on Non Punch Through(NPT) IGBT structure for power switching device. The proposed structure has adding N+ beside the P-base region of the conventional IGBT structure. The added n+ diffusion of the proposed device ensure device has faster turn-off time and lower forward conduction loss than the conventional IGBT structure. But, added n+ region can reduce th breakdown voltage and latching current density of the proposed device due to its high doping concentration. This problems can be overcome by using diverter on the right side of the device. In the simulation results, turn-off time of the proposed device is 0.3us and the on-state voltage drop is 3V. The results show that the proposed device has superior characteristic than conventional structure.
참고문헌 (15)
- B.J.Baliga, "Power Semiconductor Device", pp.446~455 (1996), PWS Pubishing Company
- T.K Khanna, "The Insulated Gate Bipolar Transistor Theory and Design" (2003), IEEE press
- B. J. Baliga, "The Insulated Gate Rectifier(IGR): A New Power Switching Devices", Proc. IEDM, pp.265~265 (1982)
- M. S. Adler, "The Evolution of Power Device Technology", IEEE Trans. Electron Devices, 31, pp.1570~1591 (1984)
- Wanjung Kim, "An Improved Turn-off Gate Control Scheme for Series Connected IGBTs", 전력전자학회 논문지, (1), pp.99~104 (2003)
- K. K. Ng, "Analysis of the Gate Voltage Depen dent Series Resistance of MOSFET's", IEEE Tr ans. Electron Devices, 33(7) (1986)
- 윤종만, "JFET 효과를 감소시킨 고 압용 수직형 IGBT", 전기학회 논문지, 44(23), pp.303~309 (1995)
- Sehwan Ryu, "An Analytical Transient Model For NPT IGBT", ICPE '01 International conference on power electronics, pp.26~30 (2001)
- T. Laska, "The field stop IGBT (FS IGBT) a new power device concept with a great improvement potential", Proc. 12th ISPSD, pp.335~ (2000)
- F.D.Bauer, "The super junction bipolar transistor: a new silicon power device concept for ultra low loss switching applications at medium to high voltages", Solid-State Electronics, 48(5), pp.705~ (2004)
- V. K Khanna, "The Insulated Gate Bipolar Transistor Theory and Design" (2003), IEEE press
- S. Huang, "The Injection Efficiency Controlled IGBT", IEEE Electron Device letter, 23(2), pp.88~90 (2002)
- 신사무엘, "2500V급 IGBT의 전 기적 특성에 관한 연구", 대한전자공학회 추계학술대회, 통권 : 30, pp.323~324 (2007)
- Chong-Man, "A Self-Aligned Trench Body IGBT Structure with Low Concentrated Source", 전기학회 논문지, 45, pp.249~255 (1996)
- Sehwan Rye, "Transient Characteristics of NPT-IGBT with different temperature", 한국전지전자 재료학회 하계학술대회, pp.292~295 (2002)