igbt器件技术的未来展望.ppt

整晶圆IGBT的设计与制造概念 * 湖南大学发明专利2011年5月 湖南大学和合作单位正在开发世界上第一只4英寸整晶圆IGBT 整晶圆IGBT主要技术优势 * 提纲 功率半导体的应用与市场 IGBT器件技术的发展历程 IGBT电导调制效应的不断改善 高压特大容量IGBT的发展动态 IGBT器件技术的未来展望 结束语 * IGBT器件技术的未来展望 IGBT性能的理论极限 纳米IGBT IGBT载流子分布控制 超级结IGBT 整晶圆IGBT 宽禁带半导体IGBT * 未来展望：IGBT性能的理论极限 * （A. Nakagawa 2006） 未来展望：纳米IGBT结构 * （M. Sumitomo, 2012） 未来展望：超级结IGBT * （K. Oh et al 2006） 1200V IGBT 仿真结果 未来展望：IGBT载流子分布控制 最优载流子空间分布？如何实现？ * N- P+ ？？？ ？？？ 未来展望：整晶圆IGBT发展前景 轻型直流输电、柔性交流输电和特大容量变频器系统的核心器件 有望开发真正自主知识产权、国际领先的IGBT技术，实行跨越式的进步 尽管目前市场额较小，有望成为IGBT技术领域中最有前景的增长点 * SPEED2012 未来展望：碳化硅IGBT 15000V，24 mΩ-cm2， 4H-SiC P-IGBT 12500V，5.3 mΩ-cm2， 4H-SiC N-IGBT * SPEED2012 （Cree 2012） 结束语 IGBT技术领域尚有极大的创新空间 电力电子技术与电力半导体技术的有机结合会带来系统性能大幅度的提高（1+12) 电力电子技术的研发者不应只局限于使用市场上现有的产品，而是应该和器件研发团队共同开发“器件/线路/系统”整体创新方案，共同冲击世界先进水平 * 欢迎同仁们的合作 湖南大学超大功率半导体中心以支持中国电力电子企业发展，开发世界首创或世界一流具有真正自主知识产权的电力电子器件和系统应用技术为主要目标。目前拥有150平米洁净器件工艺实验室和250平米新器件创新应用实验室并且与多个国内外企业、高校、研究所建立了实质性的合作关系 * * 2012电工论坛 2012电工论坛 2012电力电子行业年会 2012电力电子行业年会 IGBT器件技术发展近况与展望 沈征 湖南大学超大功率半导体中心 johnshen@ieee.org 2012年10月27日 2012电工论坛 提纲 功率半导体的应用与市场 IGBT器件技术的发展历程 IGBT电导调制效应的不断改善 高压特大容量IGBT的发展动态 IGBT器件技术的未来展望 结束语 * 功率半导体的应用与市场 * 宽禁带半导体 开关频率 [Hz] 100M 10M 1M 100k 10k 1k 100 100 1k 10k 100k 1M 功率水平 [VA] BJT 10M MOSFET 100M 硅材料极限 晶闸管 IGBT 功率集成电路 功率半导体的应用与市场 * 功率MOSFET、二极管、IGBT 分立功率器件2010年的全球销售额为141亿美元。(Yano及IMS2010市场报告） 2008年全球销售额 (iSupply） 功率半导体的应用与市场 * 2012电工论坛 电机传动和电力半导体的发展进程 * 提纲 功率半导体的应用与市场 IGBT器件技术的发展历程 IGBT电导调制效应的不断改善 高压特大容量IGBT的发展动态 IGBT器件技术的未来展望 结束语 * IGBT器件技术的发展历程 * 1980 1990 2000 2010 GE和RCA率先研制成功PT-IGBT 东芝解决了Latch-Up问题 所有主要功率半导体公司均开发出自己的PT-IGBT 西门子开发NPT-IGBT 沟槽栅IGBT 东芝开发IEGT即高压电导增强型IGBT IGBT模块封装技术 各主要厂商均开发出Field-Stop薄片IGBT 三菱开发电导增强型CS-IGBT IGBT压接封装技术 IGBT理论极值预测 碳化硅IGBT 整晶圆IGBT 纳米IGBT MCT器件 IGBT器件设计优化考虑 * IGBT关断过程 IGBT开通过程 中压IGBT器件技术的发展 * Shen Omura, Proceedings of the IEEE, April 2007 电场终止型(Field Stop)薄硅片技术 * Shen Omura, Proceedings of the IEEE, April 2007 1200V薄硅片加工技术的发展 * 1995 300 ?m 2008 ?100 ?m 1999 185 ?m 2001 128 ?m J