《Fundamentals of Power Semiconductor Devices》baliga:
非对称IGBT半单胞宽度为15µm(面积=1.5E-7cm−2),多晶硅栅电极窗口为7µm。均匀掺杂P衬底掺杂浓度为1E19cm−3,外延N基区掺杂浓度为5E13cm−3、厚度为100µm。N缓冲层为10µm。通过改变N-缓冲层的掺杂浓度来分析其对正向阻断能力和泄漏电流的影响。
P基区杂质浓度分布为高斯分布,表面浓度为4E17cm−3,结深为3µm。N发射区表面浓度为1E20cm−3、结深为1µm,杂质浓度分布为高斯分布。P+区表面浓度为1E19cm−3、结深为5µm,杂质浓度分布为高斯分布。 JFET区掺杂,表面浓度为1E16cm−3、结深为5µm,杂质浓度分布为高斯分布。
在不同温度下正向阻断特性如图所示。少子寿命(τp0)为1µs。在所有情况下,泄漏电流都随着集电极电压的增加而迅速增加,直到大约400V。原因为:空间电荷中产生电流的增大及基极开路PNP晶体管的电流增益(αPNP)的增加,直到集电极偏压等于穿通电压。然后,泄漏电流与集电极电压无关,直到接近击穿电压。
N缓存层掺杂浓度对正向阻断电压的影响如图所示。在两种情况下,N基区的轻掺杂部分少子寿命为1µs(τp0)。当N-缓冲层掺杂浓度增加时,由于P-N-P晶体管的发射极注入效率和基区输运因子的降低,漏电流减小。降低的电流增益也导致PNP晶体管基极开路击穿电压增大。