• 전기전자학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.158-164
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• 2007

본 논문에서는 전력용 스위칭 소자로 널리 활용되고 있는 IGBT 소자 중 수평 게이트 구조보다 우수한 특성을 지닌 트렌치 게이트 IGBT(TIGBT) 구조를 채택하여, 기존의 TIGBT가 갖는 구조적 한계를 극복하고 좀 더 우수한 전기적 특성을 갖는 새로운 구조의 수직형 TIGBT를 제안하였다. 첫 번째로 제안한 IGBT 소자는 P+컬렉터를 산화막으로 고립시킴으로서 N-드리프트 층으로의 정공 주입효율을 극대화하여 기존 구조보다 더 낮은 순방향 전압강하를 얻도록 설계된 구조이다. 두 번째 제안한 구조는 양 게이트 사이의 P-베이스 구조를 볼록하게 형성함으로서 게이트 쪽으로 집중되는 전계의 일부를 접합부 쪽으로 유도하여 기존 구조보다 더 높은 항복전압을 얻을 수 있다. 또한 P-베이스의 볼록한 구조가 턴-오프 시 정공의 흐름을 개선시켜 기존 구조보다 더 빠른 턴-오프 시간을 갖게 된다. 시뮬레이션 결과 첫 번째 구조의 특징은 2.4V의 순방향 전압강하 특성을 갖는 기존의 IGBT 구조보다 상당히 낮은 2.1V의 순방향 전압강하 특성을 나타냈으며, 두 번째 구조는 기존의 IGBT 보다 10V정도 높아진 항복전압 특성을 보였다. 또한 두 번째 구조에서 기존 구조와 비교해볼 때 9ns 정도 빠른 턴-오프 시간을 보였다. 최종적으로 제안된 새로운 구조의 TIGBT는 위 두 구조가 갖는 우수한 전기적 특성을 모두 갖도록 결합한 것이며, 시뮬레이션 결과 기본의 TIGBT 소자보다 순방향 전압강하, 항복특성, 그리고 턴 오프 특성이 모두 우수한 결과를 나타냈다.