IGBT器件及其控制方法技术

本发明专利技术公开一种IGBT器件及其控制方法，器件包括：选取至少一个沟槽栅，并通过栅走线将选取出的沟槽栅连接至第二外部信号输入端，形成第二控制栅极；通过选取在第二控制栅极对应的沟槽栅的一侧或两侧相邻的沟槽栅，通过栅走线将选取出的沟槽栅连接至第一外部信号输入端，形成第一控制栅极；第一控制栅极接收第一控制信号，第二控制栅极接收第二控制信号。本发明专利技术通过选取沟槽栅，通过栅走线将选取出的沟槽栅分别连接至两个外部信号输入端，形成第一控制栅极和第二控制栅极；向第一控制栅极和第二控制栅极分别输入第一控制信号和第二控制信号，实现控制器件的导通或关断，减小了开关过程中的dv/dt和di/dt等参数，减小了电磁干扰。扰。扰。

【技术实现步骤摘要】
IGBT器件及其控制方法


[0001]本专利技术涉及功率半导体
，尤其涉及一种IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)器件及其控制方法。

技术介绍

[0002]IGBT广泛应用于工业、汽车、通信及消费电子领域，其主要电压应用范围在600V(伏特)到1200V之间。由于科技的飞速发展，我国能源需求量大幅上升，在节能减排的背景下，工业控制、变频白色家电等节能效果明显的产品近年来市场规模不断扩大。
[0003]带有CS(过载流子存储层)层的IGBT作为在现代IGBT技术一种应用非常广泛的结构，就是通过载流子存储层来形成IE(电子注入增强)效应，很好的折衷了饱和电压和开关损耗的矛盾关系。但是，没有考虑到短路特性的折衷，即没有改善短路特性，同时，现有的IGBT器件具有较大的dv/dt，导致出现较强的电磁干扰，易造成系统应用控制信号故障等情况发生。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中IGBT器件具有较大的dv/dt，导致出现较强的电磁干扰，易造成系统应用控制信号故障，以及存在短路特性较差等缺陷，提供一种IGBT器件及其控制方法。
[0005]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0006]本专利技术提供一种IGBT器件，所述IGBT器件包括：
[0007]依次堆叠设置的第一掺杂漂移层、第一掺杂CS层、第二掺杂体层、第一掺杂源层、第一氧化介质层和发射极，以及若干沟槽栅；
[0008]其中，所述发射极中的每个阻隔端均贯穿设置于所述第一氧化介质层、所述第一掺杂源层和所述第二掺杂体层之间；
[0009]所述沟槽栅，通过所述第一氧化介质层和第二氧化介质层包围，贯穿设置于所述第一掺杂源层、所述第二掺杂体层和所述第一掺杂CS层之间，且每个所述沟槽栅位于相邻的两个所述阻隔端之间；
[0010]通过选取至少一个所述沟槽栅，并通过栅走线将选取出的沟槽栅连接至第二外部信号输入端，形成第二控制栅极；
[0011]通过选取在所述第二控制栅极对应的沟槽栅的一侧或两侧相邻的沟槽栅，通过栅走线将选取出的沟槽栅连接至第一外部信号输入端，形成第一控制栅极；
[0012]所述第一控制栅极用于接收第一控制信号，所述第二控制栅极用于接收第二控制信号；
[0013]其中，所述第一控制信号和所述第二控制信号用于控制所述IGBT器件的工作状态。
[0014]较佳地，所述第一控制栅极对应的沟槽栅的数量与所述第二控制栅极对应的沟槽
栅的数量的第一比值与所述IGBT器件在开关过程中的dv/dt和/或di/dt值相关联。
[0015]较佳地，所述第一比值包括2:1、1:1或1:2。
[0016]较佳地，所述第一控制栅极对应的沟槽栅的数量为两个，所述第二控制栅极对应的沟槽栅的数量为一个，则所述第二控制栅极位于所述第一控制栅极之间。
[0017]较佳地，所述第一控制栅极对应的沟槽栅的数量为一个，所述第二控制栅极对应的沟槽栅的数量为两个，则所述第一控制栅极位于所述第二控制栅极之间。
[0018]较佳地，所述阻隔端等距设置；
[0019]所述沟槽栅设于相邻两个的所述阻隔端的中间位置。
[0020]较佳地，通过选取所述第一控制栅极和所述第二控制栅极以外的沟槽栅，并将选取的沟槽栅与所述发射极金属互连，形成短接栅极；
[0021]所述短接栅极对应设定数量的沟槽栅，所述设定数量根据所述第一控制栅极和所述第二控制栅极对应的沟槽栅的总数量设置。
[0022]较佳地，所述短接栅极对应的沟槽栅的所述设定数量与所述第一控制栅极与所述第二控制栅极的对应的沟槽栅的总数量的第二比值对应饱和电压、开关损耗和短路特性三者的相互影响因素。
[0023]较佳地，所述短接栅极对应的沟槽栅连续排列。
[0024]较佳地，所述第二比值包括1:1、2:1或3:1。
[0025]本专利技术还提供一种IGBT器件的控制方法，所述控制方法采用前述的IGBT器件实现，第一控制信号包括第一导通信号，第二控制信号包括第二导通信号，所述控制方法包括：
[0026]向所述第二控制栅极发送所述第二控制信号的所述第二导通信号以导通所述IGBT器件；
[0027]导通延迟时长后，向所述第一控制栅极发送所述第一控制信号的所述第一导通信号。
[0028]较佳地，所述第一控制信号还包括第一关断信号，所述第二控制信号还包括第二关断信号，所述控制方法还包括：
[0029]向所述第一控制栅极发送所述第一控制信号的所述第一关断信号；
[0030]关断延迟时长后，向所述第二控制栅极发送所述第二控制信号的所述第二关断信号以关断集电极和发射极；
[0031]或，
[0032]向所述第二控制栅极发送所述第二控制信号的所述第二关断信号；
[0033]关断延迟时长后，向所述第一控制栅极发送所述第一控制信号的所述第一关断信号以关断集电极和发射极；
[0034]或，
[0035]向所述第一控制栅极发送所述第一控制信号的所述第一关断信号，同时向所述第二控制栅极发送所述第二控制信号的所述第二关断信号，以关断集电极和发射极。
[0036]本专利技术的积极进步效果在于：通过对IGBT器件的改进设计，选取沟槽栅，并通过栅走线将选取出的沟槽栅分别连接至第一外部信号输入端和第二外部信号输入端，形成第一控制栅极和第二控制栅极；然后向第一控制栅极和第二控制栅极分别输入第一控制信号和
第二控制信号，达到控制IGBT器件的导通或关断的目的，可以控制器件开关过程中的dv/dt、di/dt等参数，有效地减小EMI(电磁干扰)的影响，并且可以通过调节第一控制栅极(Gate_A)和第二控制栅极(Gate_B)之间的时间延迟tdelay来进一步的减小IGBT器件的工作损耗，提升IGBT器件的产品性能。
[0037]同时，在带CS层结构基础上引入与发射极(Emitter)短接的栅极(短接栅极)以及双控制栅极的复合结构IGBT器件，通过调节控制栅极(第一控制栅极和第二控制栅极)和短接栅极的比例(第二比值)，可以协调短路特性，改善饱和电压和开关损耗以及短路特性三者的折衷关系，同时可以优化栅极的电容参数。
附图说明
[0038]图1为本专利技术的实施例1的IGBT器件的结构示意图。
[0039]图2为本专利技术的实施例1的IGBT器件中的输入控制信号和工作状态的变化示意图。
[0040]图3为本专利技术的实施例2的IGBT器件的控制方法的流程图。
[0041]图4为本专利技术的实施例2的IGBT器件的控制方法的一具体实施方式的流程图。
[0042]图5为本专利技术的实施例2的IGBT器件的控制方法的另一具体实施方式的流程图。
具体实施方式
[0043]下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT器件，其特征在于，所述IGBT器件包括：依次堆叠设置的第一掺杂漂移层、第一掺杂CS层、第二掺杂体层、第一掺杂源层、第一氧化介质层和发射极，以及若干沟槽栅；其中，所述发射极中的每个阻隔端均贯穿设置于所述第一氧化介质层、所述第一掺杂源层和所述第二掺杂体层之间；所述沟槽栅，通过所述第一氧化介质层和第二氧化介质层包围，贯穿设置于所述第一掺杂源层、所述第二掺杂体层和所述第一掺杂CS层之间，且每个所述沟槽栅位于相邻的两个所述阻隔端之间；通过选取至少一个所述沟槽栅，并通过栅走线将选取出的沟槽栅连接至第二外部信号输入端，形成第二控制栅极；通过选取在所述第二控制栅极对应的沟槽栅的一侧或两侧相邻的沟槽栅，通过栅走线将选取出的沟槽栅连接至第一外部信号输入端，形成第一控制栅极；所述第一控制栅极用于接收第一控制信号，所述第二控制栅极用于接收第二控制信号；其中，所述第一控制信号和所述第二控制信号用于控制所述IGBT器件的工作状态。2.如权利要求1所述的IGBT器件，其特征在于，所述第一控制栅极对应的沟槽栅的数量与所述第二控制栅极对应的沟槽栅的数量的第一比值与所述IGBT器件在开关过程中的dv/dt和/或di/dt值相关联。3.如权利要求2所述的IGBT器件，其特征在于，所述第一比值包括2:1、1:1或1:2。4.如权利要求3所述的IGBT器件，其特征在于，所述第一控制栅极对应的沟槽栅的数量为两个，所述第二控制栅极对应的沟槽栅的数量为一个，则所述第二控制栅极位于所述第一控制栅极之间。5.如权利要求3所述的IGBT器件，其特征在于，所述第一控制栅极对应的沟槽栅的数量为一个，所述第二控制栅极对应的沟槽栅的数量为两个，则所述第一控制栅极位于所述第二控制栅极之间。6.如权利要求5所述的IGBT器件，其特征在于，所述阻隔端等距设置；所述沟槽栅设于相邻两个的所述阻隔端的中间位置。7.如权利要求1所述的IGBT器...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛景涛，钟圣荣，钟子期，周东飞，曹荣荣，张贺源，
申请(专利权)人：上海贝岭股份有限公司，
类型：发明
国别省市：