復(fù)旦大學(xué)提出一種具有溫度傳感功能的低導(dǎo)通損耗雙極晶體管

針對未來智慧功率器件和模組中需要集成實(shí)時(shí)溫度傳感功能的需求，團(tuán)隊(duì)提出了一種具有空穴通道和溫度傳感功能的低導(dǎo)通損耗的新型載流子存儲溝槽柵雙極晶體管(HP-CSTBT)。

在該結(jié)構(gòu)中，假柵被深p阱包圍，浮p區(qū)中的n+區(qū)域外接傳感電極，通過引入反向p-n結(jié)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度傳感。這種設(shè)計(jì)也有助于減輕溝槽底部的電場，還可以對載流子存儲(CS)層進(jìn)行高濃度摻雜，以獲得較低的開態(tài)電壓(Von)，從而提高空穴阻擋能力。

在關(guān)斷過程中，假柵周圍的p阱可以作為空穴通道，以減少關(guān)斷損耗(EOFF)。仿真結(jié)果表明，與傳統(tǒng)CSTBT相比，在相同的Von下，關(guān)斷下降時(shí)間(tf)和EOFF分別降低了68.7%和52.3%。

該論文所提出的HP-CSTBT為電力電子實(shí)時(shí)溫度傳感提供了一種有效可行的方法。該器件結(jié)構(gòu)簡單，成本低，與現(xiàn)有工藝完全兼容，具有很好的實(shí)際應(yīng)用潛力。

相關(guān)論文成果以“A Low Conduction Loss IGBT With Hole Path and Temperature Sensing”為題發(fā)表在集成電路電子器件領(lǐng)域著名期刊《IEEE Transactions on Electron Devices》上。

本研究由復(fù)旦大學(xué)與嘉善復(fù)旦研究院共同完成，復(fù)旦大學(xué)博士研究生徐航為第一作者，嘉善復(fù)旦研究院特聘專家、復(fù)旦大學(xué)新一代集成電路技術(shù)集成攻關(guān)大平臺助理研究員楊雅芬老師為通訊作者。

圖1：(a)提出的HP-CSTBT和(b)傳統(tǒng)CSTBT器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2：(a)短路特性。(b)短路過程傳感電流隨時(shí)間的變化。(c)器件實(shí)時(shí)最高溫度和傳感計(jì)算溫度。

圖3：(a)HP-CSTBT和傳統(tǒng)CSTBT的VON和EOFF之間的權(quán)衡關(guān)系。(b) 傳統(tǒng)CSTBT和HP-CSTBT的轉(zhuǎn)移特性曲線。

審核編輯：劉清