Розширення області безпечної роботи потужних напівпровідникових приладів з об"ємними ділильними шарами - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ "КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ"Науковий керівник: Доктор технічних наук, професор, Гусєв Володимир Олександрович, Севастопольський національний технічний університет, завідувач кафедри електронної техніки Офіційні опоненти: Доктор технічних наук, с. н. с., Вербицькій Володимир Григорович, Інститут мікроприладів НАН України, директор інституту; Доктор фіз.-мат. наук, професор, Романюк Борис Миколайович, інститут фізики напівпровідників НАН України, провідний науковий співробітник. Захист відбудеться «2» червня 2009 р. о 16-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.002.08 в Національному технічному університеті України "Київський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України за адресою: 03056, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут" за адресою: 03056, м.У якості швидкодіючих напівпровідникових ключів широке застосування у силовій електроніці отримали потужні біполярні транзистори (ПБТ), МДН - транзистори, транзистори і тиристори із статичною індукцією (SIT) і біполярні транзистори з ізольованим затвором IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), тиристор GTO (Gate Turnoff Thyristor) і тиристор, що замикається, з жорсткою комутацією та інтегрованим драйвером IGCT (Integrated Gate-commutated Thyristor). Загальною проблемою застосування ПНП є те, що традиційні структури не дозволяють реалізувати всю сукупність необхідних електричних параметрів ПНП, оскільки це завдання предявляє суперечливі вимоги її реалізації і засоби, що приймаються для підвищення максимальної пробивної напруги структури та ОБР, приводять до обмеження швидкодії і мінімальної постійної прямої напруги. Так, IGBT є симбіозом швидкодіючого МДН - транзистора з біполярним транзистором, у якого низький коефіцієнт передачі струму, що забезпечує модуляцію провідності високоомного тіла стоку та дозволяє в (1,5…3) раз знизити статичні втрати у включеному стані за рахунок зниження швидкодії. Розробка більш складних структур і конструкцій ПНП також дозволяє отримати прилади з оптимальним співвідношенням пробивної напруги, опору у відкритому стані і швидкодії, високовольтні імпульсні діоди з гетерогенною по рекомбінаційних властивостях базою, польові транзистори багатоелементного типу (COOLMOSTM), структури з обємними локальними областями протилежного типу провідності в тілі високоомного стоку. Мета даної дисертаційної роботи полягає в розробці теоретичних положень і експериментальних досліджень, спрямованих на розширення області безпечної роботи ПНП за рахунок поліпшення рівномірності розподілу напруженості електричного поля та густини струму в структурі ПНП із обємним ділильним шаром (ОДШ) при збереженні швидкодії й малих енергетичних втрат, як у стаціонарному, так і в динамічному режимі.Відмічено, що для ПНП важливо забезпечити максимальні можливі значення ряду параметрів (вихідної потужності та робочого струму, граничної частоти, коефіцієнта посилення по потужності) та мінімальні можливі значення активних втрат потужності, визначених параметрами (напруга насичення, теплового опору, ємкостей колекторного і емітерного переходів, індуктивності емітерного виводу). Інший спосіб забезпечення рівномірності розподілу струму полягає у впровадженні в емітерні смужки баластних опорів, або використання багатоемітерной структури, як у СВЧ, - транзисторах. Другий напрямок для швидкодіючих інжекційних приладів полягає у створенні структур з гетерогенними рекомбінаційними областями, як по глибині, так і по площі, в області, що блокують напругу, що забезпечує підвищення швидкодії і зниження динамічних втрат при збереженні малого прямого спадання напруги та високих значень напруги, що блокує. Елемент цієї сітки виконується у вигляді тонкого плоского шару прямокутної або кругової конфігурації з протилежним базі типом провідності: для n-бази використовується р -сітка, для p бази n -сітка. Експериментальні дослідження показали, що введення ОДШ в колекторну область дозволило поширити ОБР транзисторів в області великих значень напруги а, поєднання в одній конструкції з обємним ділильним шаром структури полого емітера з баластними опорами і застосування тришарового колектора n-n-n - типу, дозволяє використовувати переваги кожного з цих елементів і сумісним впливом отримати транзистор з максимальною площею ОБР.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ