一種新型無電壓折回現象的超結逆導型IGBT

吳 毅，夏 云，劉 超，陳萬軍

（電子科技大學電子薄膜與集成器件國家重點實驗室，成都 610054）

1 引言

絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）是20 世紀80 年代發展起來的一種電壓控制雙極型復合器件，廣泛應用于中大功率電力變換領域［1-2］。在大部分應用IGBT 的電路中，需要給IGBT 反向并聯一個續流二極管來實現反向導通。未并聯續流二極管的IGBT 在反向工作模式下等效于開基區PNP 晶體管，沒有反向導通能力［3］。

為使IGBT 具有反向導通能力，逆導型IGBT（RC-IGBT）被提出，其通過在IGBT 背面的P+集電極區引入部分N+區，在IGBT 體內集成續流二極管。RC-IGBT 不僅實現了逆導能力，而且可以減少引線帶來的寄生電感并減小系統體積，因此被廣泛應用［4-5］。但是傳統的逆導型IGBT 在正向導通時往往存在電壓折回現象。這是由于RC-IGBT 引入的集電極N+區會使器件在集電極電壓低時工作在單極型導通模式，隨著集電極電壓的增大，器件才進入雙極型導通模式。從單極型導通向雙極型導通模式轉換時，由于電阻的下降，電壓發生折回現象［6］，這不僅影響器件導通功耗，也不利于器件串并聯應用。因此抑制折回現象在RC-IGBT 的設計中尤為重要［7-8］，增加漂移區濃度，增大集電極P+區域與集電極N+區域長度比例可以改善折回現象［9］。

傳統超結RC-IGBT（Conv-SJ-RC-IGBT）在傳統RC-IGBT 的漂移區內引入了交替的P/N 柱超結結構［9］，與傳統RC-IGBT 結構相比，超結RC-IGBT 的漂移區濃度極大地提高了，因此器件的折回現象得到了明顯改善［8］。但是集電極P+區域與集電極N+區域的長度比例對器件折回現象的影響依舊存在。……