IGBT仿真设计(毕业论文).doc

本科毕业论文（设计） 题目：IGBT的仿真设计 学 院： 理 学 院 专 业： 电子科学与技术 班 级： 2007级1班 学 号： 070712110075 学生姓名： 孙 阔 指导教师：傅 兴 华 2011年 6月 1日 贵州大学本科毕业论文（设计） 诚信责任书 本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。 特此声明。 论文（设计）作者签名： 日 期： 目录 摘要 III 第一章 绪论 1 1.1功率半导体器件的发展 [1] 1 1.2 IGBT的诞生和发展 2 1.3 IGBT的应用 2 第二章 IGBT的结构、工作特性和主要参数 3 2.1 IGBT的结构 3 2.2工作原理 4 2.3 IGBT的特性 5 2.3.1 IGBT的静态特性 5 2.3.2 IGBT动态特性 7 2.4 IGBT的设计理论 8 2.4.1 IGBT的结构设计理论 8 2.4.2 IGBT的闩锁效应 9 2.4.3 器件设计的主要性能影响因素 9 第三章 IGBT的设计 12 3.1外延层的计算 12 3.1.1 IGBT的击穿机理 12 3.2 栅氧化层的计算 14 3.3 P阱的设计 14 3.4阴极N阱（NSD）的设计 15 3.5饱和电流的计算[6] 15 第四章IGBT的工艺仿真 16 4.1工艺参数 16 4.2 使用Athena软件设计工艺流程 16 4.2.1 定义网格 16 4.2.2 外延缓冲层 17 4.2.3 外延N-外延层 18 4.2.4 在外延层上生长一层栅氧化层和多晶硅 19 5.2.5 离子注入P-base、N+发射极 20 4.2.6 淀积AL、刻蚀掉不需要的部分 22 4.2.7定义电极 23 第五章 器件的特性分析 26 5.1 分析器件的参数对阈值电压的影响 26 5.2 IGBT输出特性曲线的仿真 31 5.3 IGBT极的击穿特性的仿真 33 第六章 IGBT 版图的设计 36 6.1 版图参数的计算 36 6.2版图的设计流程 37 总 结 40 参考文献 41 致谢 42 附录 43 附录1：使用Athena软件设计IGBT 43 附录2：使用ATLAS设计IGBT,并且测试出栅压为10V的器件的输出特性曲线。 44 附录3：使用ATLAS测试IGBT的击穿电压 46 附录4：使用ATLAS测试IGBT的阈值电压 47 附录5：使用ATHENA软件仿真P阱的注入N+发射区的注入 48 摘要 绝缘栅双极型晶体管（IGBT)是具有高的输入阻抗、较低的通态压降，能够处理较大的电流的功率半导体器件。本文首先介绍了IGBT的发展、IGBT的结构、工作特性和主要参数等。并且对IGBT的参数进行了分析,初步估计出IGBT的参数。先使用Athena软件进行工艺仿真出器件的结构，然后用atlas软件进行器件仿真，验证设计，最终实现电流为100A 电压为1000V的IGBT。论文还用TANNER软件画出IGBT的原胞版图。 关键词：绝缘栅双极型晶体管 功率半导体器件 电力电子 Abstract Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) is a kind of power-electronics devices with high input-resistance, low on-state voltage drop and high current-capacity. The development and the operation characteristics of IGBT, and the basic structure of the device were introduced in this paper. A unit cell of power IGBT was defined in Athena in Silvaco platform. Then the electric properties of the device were simulated in Atlas. The maximum current of the designed device is 100 A, and the breakdown voltage is 1000 V. Finally, a layout of the unit cell of the IGBT was pr