RET IGBT - short circuit 특성 개선을 위한 recessed emitter trench 구조

* 본글의 내용은 논문 본문의 내용을 참조하였습니다 .

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안녕하세요. 저는 전기공학과 학부연구생이고 논문리뷰하는 내용 블로그에 정리하면서 생각도 정리하고 겸사겸사 기록도 남겨놓으려는 의도로 리뷰 작성했습니다.

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논문의 모든 내용을 요약정리 하기 보다는(저작권문제) 제가 보면서 파악한 부분들을 간단하게나마 정리하여 논문을 소개하는 형식으로 리뷰하겠습니다.

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[출처] I. Deviny et al., "A novel 1700V RET-IGBT (recessed emitter trench IGBT) shows record low VCE(ON), enhanced current handling capability and short circuit robustness," 2017 29th International Symposium on Power Semiconductor Devices and IC's (ISPSD), 2017, pp. 147-150, doi: 10.23919/ISPSD.2017.7988932.

 

 

 

 

 

<개요>

 

 본 논문에서는 일반적인 trench igbt 구조의 emitter 에 trench 구조를 삽입하였습니다. recessed emitter trench 구조는 gate trench 와 p-body / n-drift 접합 에 집중되는 전계를 분산되게 함으로서 breakdown voltage 개선시킵니다. 또한 소자 내에서 전류가 흐르는 통로를 분산시키는 효과를 가져 short circuit 특성 또한 개선시킵니다.

 

<본문>

 

1. breakdown voltage 개선

 

 igbt 에서 breakdown 이 일어나는 원인은 결국 강한 전계 때문입니다. 그리고 강한 전계는 p/n 접합에 의해 depletion 영역이 형성된 p-body / n-drift 접합에서 크게 발생합니다. 이 접합 영역에 전압이 집중되어 breakdown 을 일으키게 됩니다. 그리고 recessed emitter trench 구조는 gate 와 p-body / n-drift 접합에 집중되는 전계를 분산시켜줍니다.

 

2. short circuit 특성 개선

 

 igbt 에서 short circuit 이 일어나는 원인은 일반적으로 latch up 현상입니다. 논문에서 이러한 latch up 현상은 emitter 밑에 hole 이 축적되면서 일어나는 것으로 설명하고 있습니다. 그리고 논문에서의 RET 구조가 latch up 을 일으키게 되는 emitter (N+ doping region) 밑에 hole 이 쌓이는 현상을 억제합니다. 이는 emitter 에 trench 구조를 삽입함으로서 hole 이 emitter 전극에 도달하게 되는 통로가 gate trench 와 emitter trench 이 두가지로 나뉘게 되었기 때문입니다. 원래 trench 구조에서는 gate trench 만을 통해 emitter (N+) 밑을 거쳐서 emitter 전극으로 흐르지만 emitter trench 가 추가됨에 따라 current flow 가 분산됨에 따라 latch up 현상이 일어나기 어려워지게 되는 것입니다.

RET 삽입에 따른 hole current 의 경로 추가

 

* latch up 이란

https://chrisyoon0705.tistory.com/5

 

 

 

이상으로 이번 논문 소개 및 리뷰 마치겠습니다^^

 

더 자세한 자료와 내용은 본 논문에서 확인 할 수 있습니다.

 

[출처] I. Deviny et al., "A novel 1700V RET-IGBT (recessed emitter trench IGBT) shows record low VCE(ON), enhanced current handling capability and short circuit robustness," 2017 29th International Symposium on Power Semiconductor Devices and IC's (ISPSD), 2017, pp. 147-150, doi: 10.23919/ISPSD.2017.7988932.