大面积IGCT的关断失效机理研究

摘要

为了提高大面积集成门极换流晶闸管（IGCT）的最大可关断电流处理能力，以直径为91 mm的4.5 kV大面积IGCT为研究对象，针对其在研发过程中频繁出现的距离门极接触较远的外环失效现象，首先建立大面积IGCT芯片的仿真结构模型，然后给器件施加相应的关断应力，对器件的关断特性进行仿真分析。结果表明，距离门极接触较远的阴极环单元接收到的关断信号存在延迟，造成器件换流期间的内、外环部分电流分布不均匀，而动态雪崩效应的发生会加剧这种电流向外环的聚集效应，直至雪崩诱发的电流丝产生后，造成外环的阴极单元被重触发，最终导致器件因局部温升过高而失效。采用径向载流子寿命控制可抑制大面积IGCT因信号延迟造成的电流不均匀分布效应，提高器件的最大可关断电流能力。