高压FSRD少子寿命控制方法的研究

摘要

高频电力电子技术的快速发展对电路中常用主开关器件（如IGBT、GTO及IGCT等）的性能要求不断提升，同时要求与之配套使用的续流二极管具有优良的电学性能和较高的可靠性。目前，高压快速软恢复二极管（FSRD）性能的改善主要是通过结构优化和载流子寿命控制来实现，其中寿命控制技术对其特性和可靠性有重要的影响。
　　本文首先重点分析了高、低能电子辐照引入的复合中心种类及少数载流子寿命对器件特性的影响。其次利用CASINO和SRIM程序分析了高、低能电子辐照及H+辐照在硅中所形成的缺陷分布，最后利用IS E仿真软件分析了不同辐照方法对高压快速软恢复二极管特性和抗动态雪崩、抗浪涌电流特性的影响，主要研究内容如下：
　　第一，简述了高压FSRD的特性对少数载流子寿命的要求，分析了不同辐照方法所产生的缺陷能级参数，分析了辐照在硅中产生缺陷能级的最佳位置和少数载流子寿命对器件特性的影响。
　　第二，采用CASINO软件分析了高、低能电子辐照在硅中形成的缺陷分布，确定了仿真所用的器件结构和物理模型参数，然后基于ISE-TCAD软件平台，建立了高压FSRD的辐照模型，研究了高、低能电子辐照产生的缺陷分布对高压FSRD各项特性的影响。
　　第三，利用SRIM程序分析了H+辐照在硅中形成的缺陷分布，然后通过ISE-TCAD软件中的辐照模型，将电子辐照与H+辐照结合后形成的缺陷分布引入高压二极管中，研究了不同的缺陷分布对高压二极管各项特性的影响。
　　第四，对比了不同辐照条件下FSRD的特性，分析了不同方法辐照对器件抗动态雪崩和抗浪涌电流特性的影响。
　　本文的研究成果可以为高压FSRD的设计与研发提供一定的参考。

目录

声明

1绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 寿命控制技术的研究进展

1.3 本论文的主要内容

2 高压FSRD的结构与静动态特性分析

2.1 结构与工作原理

2.2静、动态特性

2.3 少子寿命、能级与器件特性的关系

2.4 本章小结

3 电子辐照对高压FSRD特性的影响

3.1 仿真工具介绍

3.2 电子辐照技术寿命控制机理及缺陷分布

3.3 电子辐照对FSRD电学特性的影响

3.4 本章小结

4 H+与电子辐照相结合对高压FSRD特性的影响

4.1 H+辐照在硅中产生的缺陷分布

4.2 H+与电子辐照相结合对FSRD特性的影响

4.3不同辐照条件下FSRD特性的对比分析

4.4 高压FSRD辐照方式的选择

4.5 本章小结

5 结论

致谢

参考文献

附录：在读期间发表的论文