EN
Sahə dayandırma profili irəli səviyyəli IGBT lövhəsi dizayn. Güc elektronikası daha yüksək açılan/kapanan tezliklərə və daha sıx istilik büdcələrinə doğru irəlilədikcə, mühəndislərin IGBT kristal diskində sahə dayandırma təbəqəsini necə formalaşdırdığı, cihazın açılış zamanı azsaylı daşıyıcıların ömrünü nə qədər yaxşı idarə etdiyini birbaşa müəyyən edir. IGBT kristal diskində dopinq konsentrasiyasında, təbəqə qalınlığında və ya vertikal mövqedə belə kiçik dəyişikliklər açılan/kapanan itki enerjisini, qısa qapanmağa davamlılığı və irəli istiqamətdə gərginlik düşməsini dəyişdirə bilər; bu dəyişikliklər isə tamamilə bir güc modulu dizaynına təsir göstərir.
Sahə dayandırmanın optimallaşdırılmasını anlamaq IGBT lövhəsi bu, sadəcə akademik bir təcrübə deyil. Çekiliş sürücüləri, sənaye inversiyaları və yüksək gərginlikli enerji təchizat sistemləri üzərində işləyən mühəndislər həqiqi dünyada etibarlılıq göstəricilərini təmin etmək üçün bu struktur seçimlərindən asılıdırlar. Bu məqalə IGBT plastinkasında sahə dayandırma davranışının mexanizmlərini, profil optimallaşdırılması zamanı yaranan kompromis variantlarını və istehsalçıların hər bir IGBT plastinkasının kütləvi istehsalı zamanı sabit və yüksək performanslı nəticələr əldə etmələrinə imkan verən proses amillərini araşdırır.
IGBT plastinkası arxitekturasında sahə dayandırma təbəqələrinin rolu
Daşıyıcı dinamikası və tampon bölgənin tələbi
Adi dəlikli IGBT plastinkası, boşluq bölgəsini məhdudlaşdırmaq və kollektorun təmasına gəlməsini qarşısını almaq üçün yüksək dərəcədə dopinq edilmiş tampon təbəqəyə əsaslanır. Sahə dayandırıcı IGBT plastinkası bu qalın, yüksək dərəcədə dopinq edilmiş tampon təbəqəni daha incə, zəif dopinq edilmiş təbəqə ilə əvəz edir; bu təbəqə elektrik sahəsinin kollektora çatmasından əvvəl onu dayandırır. Bu memarlıq dəyişikliyi IGBT plastinkasının daha incə silikon substratlarda hazırlanmasına imkan verir və beləliklə, keçiricilik itki-lərini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. 1200 V və ya daha yüksək gərginlik üçün nəzərdə tutulan IGBT plastinkasında bu incə bazanın birbaşa nəticəsi aşağı açıq vəziyyət gərginliyi və yaxşılaşmış istilik keçiriciliyidir.
IGBT plastinkasındakı sahə dayandırma qatı, söndürülən vəziyyətdə boşluq cəbhəsinin bu qat daxilində dayandırılmasını təmin etmək üçün dəqiq olaraq uyğunlaşdırılmalıdır. Əgər sahə dayandırma dopinqi kifayət qədər deyilsə, elektrik sahəsi IGBT plastinkasını delə bilər və erkən sıradan çıxmağa səbəb ola bilər. Dopinq çox yüksək olarsa, artıq saxlanılan yük açılış dalğası formasını pisləşdirir və quyruq cərəyanının davam müddətini artırır. Hər bir IGBT plastinkasında düzgün balansın əldə edilməsi üçün sahə dayandırma bölgəsinin formalaşdırılmasında proton irradiasiyası və ya diffuziya prosesləri üzərində sıx nəzarət tələb olunur.
IGBT plastinkasında şaquli profilin yerləşdirilməsi
İGBT plastinkasında sahə dayandırma təbəqəsinin vertikal mövqeyi onun dopinq miqdarı qədər vacibdir. Əgər bu təbəqə kollektor metallandırmasına çox yaxın yerləşirsə, İGBT plastinkası minimal tampon təsir göstərir və yumşaq kəsmə davranışına meylli olur. Əgər təbəqə kollektordan çox uzaqda yerləşdirilirsə, qalan kollektor tərəfindəki silisium İGBT plastinkasına əlavə müqavimət əlavə edir və irəli istiqamətdə gərginlik düşüşünü artırır. İGBT plastinkasında daşıyıcıların daşınmasını modelləşdirən simulyasiya alətləri proses mühəndislrinə maska dəstini təsdiqləməzdən əvvəl yüzlərlə profil birləşməsini araşdırmağa imkan verir və hər yeni İGBT plastinkası nəsilinin inkişaf dövrünü əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.
İnkişaf etmiş İGBT plastinkası emalında optimallaşdırma kompromisleri
İGBT plastinkasında keçid itkisi və keçirici itkilər
Hər bir IGBT plastinkası dizayneri açılış itkisi və keçirici itkisi arasında fundamental kompromis ilə üzləşir. IGBT plastinkasında saxlanılan yükü qəti şəkildə azaldan sahə dayandırma profili açılışı sürətləndirir və açılış itkisini azaldır, lakin bu, iş rejimində gərginliyin artırılmasına səbəb olur. Əksinə, IGBT plastinkasında daha yumşaq sahə dayandırma profili daha çox yük saxlayır və keçirici itkiləri azaldır, lakin açılışın sonunda cərəyanın azalmasını geciktirir. Verilmiş tətbiq , optimal IGBT plastinkası profili açılış tezliyi və iş dövrü nisbətindən asılıdır. Aşağı açılış tezliyində işləyən traksiya inversiyalarında keçirici itkiləri aşağı olan IGBT plastinkası üstünlük təşkil edir. Yüksək tezlikli sənaye sürücülərində isə daha kəskin sahə dayandırma profilli IGBT plastinkası tez-tez daha yaxşı seçimdir.
Proton irradiasiyası, IGBT yarpağındakı sahə dayandırıcı profilini təyin etmək üçün geniş istifadə olunan bir üsuldur, çünki bu üsul dəqiq dərinlik hədəflənməsinə imkan verir. IGBT yarpağı emalı zamanı proton enerjisini dəyişdirərək mühəndislər rekombinasiya mərkəzlərini ön tərəfdəki MOS strukturlarına təsir göstərmədən müəyyən dərinliklərdə yerləşdirə bilərlər. IGBT yarpağının irradiasiyadan sonra temperlənməsi defekt profilini daha da yaxşılaşdırır və hər bir IGBT yarpağı partiyasında açılış-qapanma və keçiricilik itki balansını ayarlamaq üçün başqa bir azadlıq dərəcəsi təmin edir.
Qısa Qapanma Dayanıqlılığı və IGBT Yarpağındakı Sahə Dayandırıcı Dizaynı
Qısa qapanma dayanımlı tarixi, motor sürücüsü və ya enerji çevirmə tətbiqlərində istifadə olunan hər hansı bir IGBT lövhəsi üçün ən vacib etibarlılıq ölçüsündür. Qısa qapanma tolerantlığı azaldılmış ola bilər, çünki agressiv sahə dayandırma profili ilə hazırlanmış incə IGBT lövhəsində qısa qapanma şəraitində məhdud silikon həcmi daha sürətli isinilir. Mühəndislər IGBT lövhəsinin qısa qapanmaya qarşı davamlılığını optimallaşdırarkən sahə dayandırma təbəqəsinin yüksək cərəyan və yüksək gərginlik stressi altında qısa qapanma hadisəsi zamanı erkən dağılmasına mane olmalıdırlar. Dizaynın istehsalata verilməsindən əvvəl davamlılığın təsdiqlənməsi üçün IGBT lövhəsinin simulyasiyası və məhv edici xarakterizasiya testləri hər ikisi də zəruridir.
Tam bir IGBT plastinkası üzrə proses bircinsliyi eyni dərəcədə vacibdir. Bircins olmayan sahə dayandırma implantasiyası və ya temperləmə nəticəsində IGBT plastinkasının yerli cihaz xüsusiyyətləri hədəf göstəricilərdən əhəmiyyətli dərəcədə kənarlaşdığı bölgələr yarana bilər. Modul montajı zamanı uyğun gəlməyən sahə dayandırma profillərinə malik çoxsaylı IGBT plastinkası die-ləri paralel olaraq qoşulursa, cərəyanın bölüşdürülməsi bərabərsiz olur, bu da istilik yaşlanmasını sürətləndirir və modulun ömrünü azaldır. Beləliklə, hər bir IGBT plastinkası nəsilində sahə dayandırma profili optimallaşdırılması ilə plastinka səviyyəsində prosesin qəti nəzarəti ayrılmazdır.
IGBT Plastinkası Sahə Dayandırma Profilləri Üçün İstehsal Prosessi Nəzərdə Tutulmalı Məsələlər
IGBT Plastinkasında Plastinka Qalınlığının Azaldılması və Arxa Tərəfin İşlənməsi
Modern sahə dayandırma IGBT yarımkeçirici plastinlərinin hazırlanması, ön tərəfin tamamlanmasından sonra arxa tərəfdən emal etməyə çox güclü şəkildə əsaslanır. IGBT plastinlərindəki MOS hüceyrə strukturları tamamlandıqdan sonra plastin mexaniki sürtmə və kimyəvi-mexaniki polirovka ilə hədəf qalınlığa qədər incələdir. Bu IGBT plastinlərinin incələnməsi mərhələsi mükəmməl qalınlıq bircinsliyini əldə etməlidir, çünki hər hansı bir qövrəklik və ya dəyişiklik sahə dayandırma dərinliyinin sabitliyini birbaşa təsir edir. İncələnmədən sonra IGBT plastinlərinə sahə dayandırma və kollektor təbəqələrinin formalaşdırılması üçün arxa tərəfdən implantasiya edilir və artıq mövcud olan ön tərəf strukturlarına zərər vermədən dopantların aktivləşdirilməsi üçün lazer ilə temperatur emalı aparılır.
İrəli gedən nöqtələrdə IGBT plastinkasının lazer ilə temperaturun tətbiqi, aşağı istilik büdcəsi yüngül doped sahə dayandırma profilinin yenidən paylanmasını qarşısını alması səbəbilə, sobada temperaturun tətbiqinə üstünlük verilir. IGBT plastinkasında dəqiq lazer parametrlərinin idarə edilməsi, arxa tərəfdəki zirvə temperaturunun implantasiya edilmiş elementləri aktivləşdirmək üçün kifayət qədər yüksək olmasını və istiliyin ön tərəfdəki MOS qapısı oksidinə yayılmasına mane olunmasını təmin edir. Hər bir IGBT plastinkası partiyası metallizasiya və son sınaqdan əvvəl sahə dayandırma konstentrasiyası və dərinliyinin dizayn məqsədinə uyğunluğunu təsdiq etmək üçün ikincil ion kütlə spektrometriyası və yayılma müqaviməti profilləşdirilməsi ilə xarakterizə edilməlidir.
IGBT plastinkasının elektrik xarakteristikalarının təyini və sertifikatlaşdırılması
Arxa tərəfin işlənməsindən sonra hər bir IGBT plastinkası ətraflı elektrik xarakteristikasına məruz qalır. IGBT plastinkasının keçiricilik gərginliyi, açıq vəziyyətdə gərginlik və dinamik açma-qapama dalğaları ölçülür ki, sahə dayandırıcısının bərabərliyi haqqında statistik təsvir yaradılsın. Parametrlərin çox geniş yayılması müşahidə edilən hər hansı bir IGBT plastinkası partiyası material buraxılmasından əvvəl prosesin kök səbəblərini müəyyən etmək üçün tədqiq olunur. IGBT plastinkasında qapı yükü ölçülməsi də sahə dayandırıcısının effektivliyinə dolayı dəlillər verir, çünki söndürmə zamanı quyruq yükü sahə dayandırıcısının IGBT plastinkasının kollektoruna yaxın olan azlıq daşıyıcılarının axınına necə mane olduğu barədə məlumat verir.
Tez-tez verilən suallar
Sahə dayandırıcısı profili nə üçün IGBT plastinkasında kritik əhəmiyyət daşır?
IGBT yarımkeçirici plastinkasında sahə dayandırma profili, bloklama zamanı boşluq bölgəsinin necə sona çatdığını müəyyən edir. Bu, sıradan çıxma gərginliyini, söndürmə zamanı qalıq cərəyanını, keçid itki və qısa qapanmağa qarşı davamlılığı birbaşa təsir edir. Yaxşı optimallaşdırılmış IGBT yarımkeçirici plastinkasının sahə dayandırma profili bu parametrləri hədəf tətbiq sahəsinə — nəqliyyat sistemləri, sənaye sürücüləri və ya bərpa olunan enerjinin çevrilməsi — uyğun şəkildə tarazlaşdırır.
Proton irradiasiyası necə IGBT yarımkeçirici plastinkasının sahə dayandırma dəqiqliyini artırır?
Proton irradiasiyası mühəndislərə uyğun proton şüası enerjisini seçməklə IGBT yarımkeçirici plastinkasının daxilində müəyyən dərinlikdə rekombinasiya mərkəzlərini yerləşdirməyə imkan verir. Bu dərinlik-istiqamətli yanaşma diffuziyadan istifadə etməklə müqayisədə sahə dayandırma profilinə daha dəqiq nəzarət imkanı yaradır. Irradiasiyadan sonra IGBT yarımkeçirici plastinkası defekt konfiqurasiyasının sabitləşdirilməsi üçün termiki emal olunur; nəticədə bütün IGBT yarımkeçirici plastinkaları partiyasında proqnozlaşdırıla bilən və təkrarlanan sahə dayandırma xüsusiyyəti əldə olunur.
IGBT yarımkeçirici plastinkasının incələməsi niyə sahə dayandırma performansına təsir edir?
IGBT plastinkasının son qalınlığı MOS hüceyrə strukturları ilə kollektor arasındakı məsafəni müəyyən edir. Əgər IGBT plastinkası çox qalın olarsa, artıq neytral bazalı region keçiricilik itkilərini artırır. Əgər IGBT plastinkası çox incə olarsa, sahə dayandırma təbəqəsinin elektrik sahəsini dayandırmaq üçün kifayət qədər yer olmaya bilər ki, bu da erkən sıradan çıxma riskinə səbəb olar. Buna görə də, bütün plastinkadakı cihazlar üzrə etibarlı sahə dayandırma əməliyyatı üçün dəqiq IGBT plastinkası incələşdirilməsi şərt-dir.