1,700 V급 Static Induction Thyristor 소자 최적화 = Optimization of 1,700 V Static Induction Thyristor Devices

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The designing approaches considering fabrication process technologies for high frequency high power silicon-based static induction thyristor (SITH) are presented. The effects of doping concentration and thickness on the I-V characteristics and power performance of the devices are discussed. The dependence of switching performances of SITH on the properties of materials, geometric structure and technological parameters are examined by using two-dimensional simulations. A technology using thick-epitaxy is found to be one of the most critical steps of importance in realizing the proposed structure and the switching times toff may be reduced below ~0.26 μs for the proposed 1700 V SITH device structures after optimization.

국문 초록 (Abstract)

고주파 전력소자로서 Si 기반 Static Induction Thyristor (SITH)에 대한 최적화 설계를 수행하였다. 소자 각 영역의 도핑농도와 두께 및 길이가 I-V 특성과 전력소자로서의 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 특히, 이러한 설계 파라메터와 재료의 물성과 소자의 스위칭 특성과의 상관관계를 분석하기 위하여 2차원 기반 시뮬레이션 및 회로 연계 시뮬레이션을 수행하였다. 제안된 1700 V SITH 소자에 대한 최적화된 구조에서 스위칭 턴오프 시간 (t_off)이 ~0.26 μs 이하로 향상시킬 수 있음을 보여주었고, 이러한 소재 및 소자 구조를 구현하기 위하여서는 thick-epitaxy 기반 기술이 대표적으로 중요한 요건임을 확인할 수 있었다.

참고문헌 (Reference)

1 H. Li, 31 : 124003-, 2010

2 Y. S. Wang, 23 : 152-, 2008

3 B. J. Baliga, 31 : 683-, 1984

4 Bongseong Kim, "Study of Switching Characteristics of Static Induction Thyristor for Pulsed Power Applications" Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 39 (39): 901-905, 2011

5 T. Trajkovic, "Silicon MOS controlled bipolar power switching devices using trench technology" Informa UK Limited 86 (86): 1153-1168, 1999

6 Hairong Li, "Physical Features of the Barrier-Controlled Blocking Function of the Static Induction Thyristor" Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 58 (58): 1149-1157, 2011

7 Wenchao Chen, "Intrinsic delay of permeable base transistor" AIP Publishing 116 (116): 044505-, 2014

8 B.J. Baliga, "High-voltage junction-gate field-effect transistor with recessed gates" Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 29 (29): 1560-1570, 1982

9 Hidekatsu Onose, "Characterization of high-dose and high-energy implanted gate and source diode and analysis of lateral spreading of p gate profile in high voltage SiC static induction transistors" Elsevier BV 129 : 200-205, 2017