20 kV SiC GTO关断失效机理研究

摘要

碳化硅(SiC)可关断晶闸管(GTO)在感性负载关断过程中,过流应力会导致器件发生关断失败的现象,从而影响器件的可靠性,限制安全工作区(SOA)。此处通过Sentaurus-TCAD模拟软件对20kVSiCGTO不同初始关断电流的关断特性进行了研究,分析了引起关断失效的原因及其影响因素。结果表明,当关断电流密度达到-2400 A·cm^(-2)时,SiC GTO发生强烈的动态雪崩,产生稳定的电流丝,导致器件关断失效。另外,增加P^(+)缓冲层的掺杂浓度,动态雪崩效应被削弱,且器件关断时间减小了;而P^(+)缓冲层厚度的增加,对动态雪崩强弱几乎没有影响。外电路的门极电感由1nH增加为10nH,动态雪崩强烈,导致器件关断失败。