一種復合終端逆阻IGBT數值仿真分析

崔磊，楊通，張如亮，馬麗，李旖晨

(1. 國網智能電網研究院有限公司，北京 102209；2. 西安理工大學 電子工程系，陜西 西安 710048；3. 西安理工大學 應用物理系，陜西 西安 710048)

0 引言

絕緣柵雙極型晶體管（insulated gate bipolar transistor，IGBT）以其開關速度快、驅動功率小、自保護能力強、控制精確靈活等優良特性，逐漸成為柔性直流輸電和柔性交流系統中電力電子器件的最佳選擇。而在矩陣變換器、T型換流器等需要IGBT有反向阻斷能力的應用場合，受限于IGBT自身無法提供高的反向阻斷電壓，通常將IGBT與大功率二極管組合使用，通過引線焊接制成模塊。由于該模塊引入寄生電感，影響器件的可靠性和各自的性能，且元器件的增多也會導致導通壓降變高、成本以及裝置體積增加、運行效率降低等不利影響，嚴重限制了電力電子裝置拓撲的發展[1-4]。

為解決這個問題，將續流二極管與IGBT通過工藝方法集成在同一芯片上，形成具有逆向阻斷能力的IGBT芯片。逆阻型IGBT（reverse blocking IGBT，RB-IGBT）是在NPT型IGBT的基礎上衍生的具有雙向耐壓能力的集成型功率器件，能夠替代IGBT與續流二極管組成的雙向開關結構。對比于傳統的雙向開關結構，RB-IGBT省去了額外的快恢復二極管，不僅使得器件的尺寸、導通壓降和開關損耗有效減小，而且節省了元器件的個數，降低了應用成本[5-10]。

目前高壓RB-IGBT研究在結構方面的難點主要是終端和隔離結構占用芯片面積過大，導致芯片利用率變??；尤其是采用深硼擴散法制作隔離區導致更大的面積消耗[7-8]。為在不影響終端環耐壓……