[논문]Trench Gate 하단 P-영역을 갖는 IGBT의 전기적 특성에 관한 연구

안병섭; 육진경; 강이구

doi:10.4313/jkem.2019.32.5.361

Trench Gate 하단 P-영역을 갖는 IGBT의 전기적 특성에 관한 연구
Study on Electric Characteristics of IGBT Having P Region Under Trench Gate 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.32 no.5, 2019년, pp.361 - 365

안병섭 (극동대학교 에너지IT공학과) , 육진경 (극동대학교 교양학과) , 강이구 (극동대학교 에너지IT공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Although there is no strict definition of a power semiconductor device, a general description is a semiconductor that has capability to control more than 1 W of electricity. Integrated gate bipolar transistors (IGBTs), which are power semiconductors, are widely used in voltage ranges above 300 V and are especially popular in high-efficiency, high-speed power systems. In this paper, the size of the gate was adjusted to test the variation in the yield voltage characteristics by measuring the electric field concentration under the trench gate. After the experiment Synopsys' TCAD was used to analyze the efficiency of threshold voltage, on-state voltage drop, and breakdown voltage by measuring the P- region and its size under the gate.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Trench gate type field stop IGBT.
그림 Fig. 2. The variation of the depth P-layer distance.
그림 Fig. 3. Electric field measurements.
표 Table 1. Trench gate type SUP field stop IGBT paramater.
그림 Fig. 4. N+ drift and P-layer dose the doping concentration (cm^-3).
그림 Fig. 5. According to P-layer distance BV (V), VCE-SAT (V).
그림 Fig. 6. Line A of electric field according to P-layer.
그림 Fig. 7. Line B of electric field according to P-layer.
표 Table 2. The experiment according to P-layer distance under the gate bottom.
그림 Fig. 8. The characteristic of P-layer and N+ driver area dose according to Vth (V), BV (V), VCE-SAT (V).

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 논문에서는 trench gate 밑에 존재하고 있는 전계 집중에 따라 항복전압 특성의 변화를 확인하기 위하여 실험(simulation)을 진행하였으며, gate 밑에 P-영역의 크기에 따른 실험과 trench gate와 trench gate 사이에 영역(이하 N+ Drift)에 변화에 따른 실험 후 전기적 특성인 문턱 전압, 온-상태 전압 강하 및 항복전압 등의 특성을 분석하였다[5,6].

제안 방법

실험은 Synopsys사에 T-CAD 툴을 활용하여 해당 소자의 시뮬레이션을 통해 검증하였다.
이 실험은 trench gate의 depth를 6 ㎛까지 boron을 주입하고 1 ㎛를 더 식각하여 gate 수직 부분에 boron implant된 영역까지 제거하여 P-layer를 형성하였고, P-layer의 크기에 따라 Vth, BV, VCE-SAT의 값을 확인하였다.

대상 데이터

이번 실험에서 사용할 trench gate type field stop IGBT의 구조는 그림 1과 같으며 1,200 V급의 파라미터는 표 1에 표기했다. ;

성능/효과

본 실험을 통하여 게이트 하단 부분에 P-layer에 유무에 전계 특성에 변화를 확인하였고, 전기적인 특성이 변화하는 것을 확인할 수 있었다. P-layer에 크기 및 농도에 따라 전기적인 특성이 좋아지는 것을 확인되었으며, trench gate 사이에 영역에 변화에 따라 전기적 특성을 분석하였다. 본 구조에 의해 다양한 항복전압을 갖는 IGBT를 구현할 것으로 판단되며, 향후, 신재생에너지 및 전기자동차에 응용 가능할 것으로 사료된다.
1에서 실험한 것을 나타내였다. P-영역의 깊이의 변화에 따라 온-상태 전압강하 특성은 오차범위 안에서 큰 영향이 없었지만, 깊이가 0.4 ㎛ 이상부터 항복전압 특성이 상승하는 것을 확인할 수 있었다.
본 실험을 통하여 게이트 하단 부분에 P-layer에 유무에 전계 특성에 변화를 확인하였고, 전기적인 특성이 변화하는 것을 확인할 수 있었다. P-layer에 크기 및 농도에 따라 전기적인 특성이 좋아지는 것을 확인되었으며, trench gate 사이에 영역에 변화에 따라 전기적 특성을 분석하였다.

후속연구

P-layer에 크기 및 농도에 따라 전기적인 특성이 좋아지는 것을 확인되었으며, trench gate 사이에 영역에 변화에 따라 전기적 특성을 분석하였다. 본 구조에 의해 다양한 항복전압을 갖는 IGBT를 구현할 것으로 판단되며, 향후, 신재생에너지 및 전기자동차에 응용 가능할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	MOSFET의 장점 및 단점은?	전력 반도체 소자는 1 W 이상의 전력을 제어할 수 있는 능력을 가진 반도체이다. 전력용 반도체는 크게 MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor)과 IGBT (insulated gate bipolar transistor) 로 나뉘는데 MOSFET은 캐리어라 부르는 electron 또 는 hole을 이용하여 빠른 스위칭 속도를 보여주지만 항복전압을 높이거나 전류량을 높이는데 한계가 있다. 하지만 IGBT는 주로 600 V 이상의 전압 영역에서 널 리 사용되고 있으며, 고효율, 고속의 전력 시스템에 특히 많이 사용되고 있다 [1-4].
	전력 반도체 소자란?	전력 반도체 소자는 1 W 이상의 전력을 제어할 수 있는 능력을 가진 반도체이다. 전력용 반도체는 크게 MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor)과 IGBT (insulated gate bipolar transistor) 로 나뉘는데 MOSFET은 캐리어라 부르는 electron 또 는 hole을 이용하여 빠른 스위칭 속도를 보여주지만 항복전압을 높이거나 전류량을 높이는데 한계가 있다.
	전력용 반도체 중 IGBT는 주로 어디에 사용되는가?	전력용 반도체는 크게 MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor)과 IGBT (insulated gate bipolar transistor) 로 나뉘는데 MOSFET은 캐리어라 부르는 electron 또 는 hole을 이용하여 빠른 스위칭 속도를 보여주지만 항복전압을 높이거나 전류량을 높이는데 한계가 있다. 하지만 IGBT는 주로 600 V 이상의 전압 영역에서 널 리 사용되고 있으며, 고효율, 고속의 전력 시스템에 특히 많이 사용되고 있다 [1-4].

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증