Предложена и исследована посредством компьютерного моделирования приборная структура суперпереходного биполярного транзистора с изолированным затвором с плавающим слоем накопления носителей заряда. В рассматриваемой структуре слой накопления экранируется расположенным под ним p-слоем. Установлено, что концентрация в слое накопления носителей заряда не влияет на напряжение пробоя, а предлагаемая приборная структура биполярного транзистора с изолированным затвором обладает более высокой эффективностью по сравнению с традиционным суперпереходным траншейным биполярным транзистором с изолированным затвором, суперпереходными траншейными биполярными транзисторами с изолированным затвором с плавающей p-областью и с адаптивным путем экстракции дырок. Так, при одинаковом падении напряжения в открытом состоянии 0,946 В энергия потерь при выключении у предлагаемого прибора на 75,38 % меньше, чем у суперпереходного траншейного биполярного транзистора с изолированным затвором с плавающей p-областью, и на 52 % меньше, чем у транзистора с адаптивным путем экстракции дырок. При одинаковой энергии потерь при выключении 2,3 мДж/см² падение напряжения в открытом состоянии у предлагаемого прибора на 39,86 % меньше, чем у суперпереходного траншейного биполярного транзистора с изолированным затвором.

1. Iwamuro N., Laska T. (2017) IGBT History, State-of-the-Art, and Future Prospects. IEEE Transactions on Electron Devices. 64 (3), 741–752. https://doi.org/10.1109/TED.2017.2654599.

2. Wang H., Su M., Sheng K. (2017) Theoretical Performance Limit of the IGBT. IEEE Transactions on Electron Devices. 64 (10), 4184–4192. https://doi.org/10.1109/TED.2017.2737021.

3. Bernet S. (2000) Recent Developments of High Power Converters for Industry and Traction Applications. IEEE Transactions on Power Electronics. 15 (6), 1102–1117. https://doi.org/10.1109/63.892825.

4. Shenai K. (2015) The Invention and Demonstration of the IGBT. IEEE Power Electronics Magazine. 2 (2), 12–16. https://doi.org/10.1109/MPEL.2015.2421751.

5. Laska T., Munzer M., Pfirsch F., Schaeffer C., Schmidt T. (2000) The Field Stop IGBT (FS IGBT). A New Power Device Concept with a Great Improvement Potential. 12th International Symposium on Power Semiconductor Devices & ICs Proceedings. 355–358. https://doi.org/10.1109/ISPSD.2000.856842.

6. Zhang W., Zhang B., Qiao M., Li Z., Luo X., Li Z. (2017) The RON,min of Balanced Symmetric Vertical Super Junction Based on R-Well Model. IEEE Transactions on Electron Devices. 64 (1), 224–230. https://doi.org/10.1109/TED.2016.2632113.

7. Antoniou M., Udrea F., Bauer F. (2010) The Superjunction Insulated Gate Bipolar Transistor Optimization and Modeling. IEEE Transactions on Electron Devices. 57 (3), 594–600. https://doi.org/10.1109/TED.2009.2039260.

8. Oh K. H., Lee J., Lee K. H., Kim Y. C., Yun C. (2006) A Simulation Study on Novel Field Stop IGBTs Using Superjunction. IEEE Transactions on Electron Devices. 53 (4), 884–890. https://doi.org/10.1109/TED.2006.870278.

9. Takahashi T., Tomomatsu Y., Sato K. (2008) CSTBT (III) as the Next Generation IGBT. Proceedings of the 20th International Symposium on Power Semiconductor Devices & IC’s. 72–75. https://doi.org/10.1109/ISPSD.2008.4538900.

10. Zhang J. P., Deng H. N., Zhu R. R., Li Z. H., Zhang B. (2022) High Performance Carrier Stored Trench Bipolar Transistor with Dual Shielding Structure. Chinese Physics B. 32 (3). https://doi.org/10.1088/1674-1056/ac873d.

11. Wei J., Zhang S., Luo X., Fan D., Zhang B. (2021) Low Switching Loss and EMI Noise IGBT with Self-Adaptive Hole-Extracting Path. IEEE Transactions on Electron Devices. 68 (5), 2572–2576. https://doi.org/10.1109/TED.2021.3065898.