MOS控制的晶闸管（MCT）的仿真与研究

作     者：熊威 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈星弼

授予年度：2016年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：MOS控制晶闸管 关断能力 最大可关断电流 场限环 

摘      要：文章介绍了电力电子技术和功率半导体器件的发展,列举了三代功率半导体器件中典型的器件和各自的特点,并对比了它们之间的区别。大致介绍了晶闸管、GTO以及MCT,对国内外MCT的研究状况和发展态势做了一个简要介绍和整理。对MCT的关断失效的原因进行了分析,总结了限制MCT最大可关断电流的影响因素。给出了一种改进的MCT结构,在MCT阳极区增加一个关断NMOS,关断时利用关断NMOS抽取N-drift区存储的电子,促进MCT关断。给出了传统和改进的MCT感性负载的关断瞬态仿真结果,对比了它们的关断时间,发现改进的MCT关断时间要比传统MCT总关断时间短66%,其中关断第一阶段的时间缩短了77%,关断第二阶段时间缩短了28%。给出了一组对比,在关断PMOS栅压为-3 V条件下,传统MCT不能关断,而改进的MCT相同条件下能够顺利关断,直接证明了改进后的结构最大可关断电流有所提高。给出了传统MCT和改进的MCT在导通时和关断时的N-drift区三维载流子分布图,进一步说明了改进的MCT的关断能力提高的原因。对几种常用的结终端技术进行了简要介绍并用场限环结构实现了目标耐压600 V的终端设计。仿真得到了只有两个“半环的情况下,击穿电压和环间距之间的BV-d关系曲线,利用BV-d关系曲线确定了各个场限环之间的距离以及所用最少环数。最终通过仿真微调,得到实现657 V耐压的场限环个数为4个,它们的两两间距分别为5?m、7?m、8?m、10.7?m,有效终端宽度为125?m。比其他三篇文章中同样用场限环结构实现目标耐压600 V的终端设计所用终端长度分别少34%、30%和21%。