1,200 V급 Trench Gate Field Stop IGBT 소자의 전기적 특성 향상 방안에 관한 연구

Abstract

Insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT)는 고전압, 고전류에 적합한 파워 반도체로서 각광받고 있다. IGBT의 파워 소모를 줄이기 위해서는 온 상태 전압강하는 낮아야 하고 스위칭 타임은 짧아야 한다. 하지만 온 상태 전압강하가 감소할수록 항복전압이 증가하는 트레이드오프 관계가 있기 때문에 고전압 영역에서 사용하기 위해서는 최적화 지점을 잡는 것이 필요하다. 향상된 저기적 특성을 나타내는 소자를 설계하기 위하여 Field Stop IGBT가 제안되었다. 본 논문에서는 기본 NPT IGBT의 최적화된 구조에 Field Stop 층을 삽입하여 N 드리프트 층의 길이를 감소시켜 온 상태 전압강하를 낮추고, 그에 더불어 Trench Gate 구조도 삽입하여 온 상태 전압강하를 낮추어 최적화하였다. 시뮬레이션 데이터 결과를 확인하면 온 상태 전압강하 측면에서 기존의 NPT IGBT 구조보다 Trench Gate FS IGBT가 40%나 감소한 것을 확인할 수 있다.