Analysis of the electrical characteristics of the novel IGBT with additional nMOS

새로운 구조의 nMOS 삽입형 IGBT의 전기적 특성 분석

In this paper, we proposed the novel IGBT with an additional n-type MOS structure to achieve the improved trade-off between turn-off and on-state voltage drop(Vce(sat)). These low on-resistance and the fast switching characteristics of the proposed IGBT are caused by an enhanced electron current injection efficiency which is caused by additional n-type MOS structure. In the simulation result, the proposed IGBT has the lower on state voltage of 2.65V and the shorter turn-off time of 4.5us than those of the conventional IGBT(3.33V, 5us).

본 논문에서는 기존 IGBT의 구조적 한계로 인한 순방향 전압강하와 스위칭 손실간의 트레이드-오프 관계를 극복하고, 좀 더 우수한 전기적 특성을 갖는 새로운 구조의 nMOS 삽입형 IGBT를 제안하였다. 제안된 구조는 IGBT소자의 셀(Cell)과 셀 사이에 존재하는 폴리(poly) 게이트 영역에 nMOS를 형성시킨 구조로 N-드리프트 층으로의 전자, 정공의 주입효율을 증가시켜 기존 구조보다 더 낮은 온-저항과 빠른 스위칭 손실을 얻도록 설계된 구조이다. 시뮬레이션 결과 제안된 구조의 단일 소자인 경우 순방향 전압강하와 스위칭 특성은 각각 2.65V와 4.5us로, 기존 구조가 갖는 3.33V와 5us비해 약 26%의 감소된 순방향 전압강하와 10%의 낮은 스위칭 특성을 보였으며 래치-업 특성은 773A/$cm^2$로 기존 520A/$cm^2$보다 33%의 상승된 특성을 보였다.