IGBT是功率电子系统的核心组件,广泛应用于智能电网、轨道交通、风力发电以及电动汽车领域,随着全球能源转型与节能环保理念的普及,IGBT势必拥有更加广阔的发展空间。迄今,IGBT的研究热点集中在导通电压和关断损耗的折中关系、阻断能力和短路能力等方向,基于此,文中提出了分裂FP结构的IGBT拟提升IGBT性能,主要工作如下:1.提出了一种分裂FP结构的IGBT,该结构将单一的浮空P区分为三个,并通过浮空P区在开关过程中的电位变化的特点,在浮空P区中引入可自动开启和关闭的PNP三极管空穴泄放通路。在IGBT导通时关断泄放通路,保证IGBT的电导调制效应;IGBT关断状态下,开启泄放通路,降低关断损耗,优化了IGBT的V_CEsat-E_off折中关系。同时所提结构能有效降低密勒电容,也可以有效减小开启时间,并且在关断情况下能降低浮空P区电位,屏蔽槽栅底部电场,增强了阻断能力。文中还对所提结构进行了关键结构参数的设计和仿真,并进行了深入分析。2.分裂FP结构IGBT的工艺与版图设计。针对所提结构,建立了工艺制程,同时借助TCAD仿真工具对N-漂移区厚度与电阻率、P-body注入剂量与推结时间、沟槽栅深度、FS层厚度与电阻率以及P+集电区注入剂量进行仿真。然后对这些因素在击穿电压、阈值电压与导通压降上的影响进行分析,得到了满足设计指标的元胞结构,并对终端以及版图进行了设计。通过设计和仿真,所提结构相较于分离浮空P区IGBT,其阻断能力提升11%;在栅电阻5Ω时,密勒平台时间缩短48.8%,开启时间缩短16%;关断时间在栅电阻为30Ω时,降低42.5%;同时优化了V_CEsat-E_off折中关系,同一V_CEsat下,E_off降低17.9%。可知,分裂FP结构IGBT可以有效降低密勒电容,提高阻断能力,并改善V_CEsat-E_off折中关系。