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IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)具有高速度、低功耗等优点,是电力电子系统中的核心器件。横向IGBT器件(Lateral IGBT,LIGBT)易于集成,常应用在单片集成功率芯片中。LIGBT得益于其电导调制效应,具有低导通压降(Von),但导通时存储在漂移区内的大量载流子会使器件关断时出现电流拖尾的现象,导致关断损耗(Eoff)较大。应对LIGBT大Eoff的问题,常见的做法是引入短路阳极结构,然而正向导通又会出现Snapback现象。逆导型(Reverse Conducting,RC)IGBT器件具备反向导通能力,可起到续流二极管的作用,使电路系统的体积减小,但正向导通时也会出现Snapback现象,电导调制效应也使其关断时存在电流拖尾现象。为解决以上问题,本文将提出两类IGBT器件。1.提出一种具有多晶硅电阻LIGBT。该器件的主要特征为:阳极侧引入多晶硅电阻(Polysilicon Resistance,PR),阴极侧引入阴极槽(Trench Cathode,TC)。PR两端分别连接阳极和N+阳极区;TC深入SOI(Silicon On Insulator)层内。正向导通时,电子电流通过PR产生的压降使P+/N-buffer结导通,器件在低电压时就进入双极工作模式,从而抑制Snapback现象;正向阻断时,很小的泄漏电流通过PR产生的压降,不能使P+/N-buffer结导通,屏蔽P+阳极区的作用,使器件实现类似功率MOSFET的耐压机制;关断时,PR为存储在漂移区内的电子提供抽取通道,减小电流拖尾,从而缓解Von和Eoff的折中关系;短路时,TC可拓宽空穴电路路径,空穴电流均匀被TC收集,减小阴极侧的分布电阻,增强器件的抗闩锁能力,进而提高其抗短路能力。仿真结果表明,与STA器件相比,在相同Von下,新器件的Eoff下降28%,另外其抗短路时间增长113%。此外,该器件抑制Snapback现象的方法可与CMOS工艺兼容,耐压不受PNP三极管电流放大系数βPNP影响,参数设计更加自由。2.提出一种具有调控槽栅RC-IGBT。该器件的主要特征为:集电极侧引入调控槽栅(Regulative Trench Gate,RTG),RTG通过电压源VG2连接集电极。正向导通时,调节VG2<0V,使RTG周围的N-drift区反型为P型区,反型P区相当于延长了P+集电区的长度,加上RTG对电子的排斥,使集电区的分布电阻增加,从而能抑制Snapback现象;正向阻断时,调节VG2>0V,使RTG周围积累电子,电子积累层可作为等效N-buffer区截止电场,另外RTG也可将高电势引入到器件内部,也可起到阻止耗尽区扩展的作用,二者共同提升器件耐压水平;关断时,提前将VG2由负压变为正压,反型P区消失,RTG周围将积累电子,电子积累层可抑制空穴注入,此后漂移区内空穴开始耗尽,直至空穴耗尽进入单极导通模式,再关断G1栅,实现单极关断模式,Eoff大大减小。仿真结果表明,该器件可实现高耐压,有效抑制Snapback现象,同时也可实现较好的反向恢复特性,相比常规RC-IGBT,相同Von下,新器件的Eoff下降80.5%。