復旦大學提出一種具有溫度傳感功能的低導通損耗雙極晶體管

針對未來智慧功率器件和模組中需要集成實時溫度傳感功能的需求，團隊提出了一種具有空穴通道和溫度傳感功能的低導通損耗的新型載流子存儲溝槽柵雙極晶體管(HP-CSTBT)。

在該結構中，假柵被深p阱包圍，浮p區(qū)中的n+區(qū)域外接傳感電極，通過引入反向p-n結實現(xiàn)實時溫度傳感。這種設計也有助于減輕溝槽底部的電場，還可以對載流子存儲(CS)層進行高濃度摻雜，以獲得較低的開態(tài)電壓(Von)，從而提高空穴阻擋能力。

在關斷過程中，假柵周圍的p阱可以作為空穴通道，以減少關斷損耗(EOFF)。仿真結果表明，與傳統(tǒng)CSTBT相比，在相同的Von下，關斷下降時間(tf)和EOFF分別降低了68.7%和52.3%。

該論文所提出的HP-CSTBT為電力電子實時溫度傳感提供了一種有效可行的方法。該器件結構簡單，成本低，與現(xiàn)有工藝完全兼容，具有很好的實際應用潛力。

相關論文成果以“A Low Conduction Loss IGBT With Hole Path and Temperature Sensing”為題發(fā)表在集成電路電子器件領域著名期刊《IEEE Transactions on Electron Devices》上。

本研究由復旦大學與嘉善復旦研究院共同完成，復旦大學博士研究生徐航為第一作者，嘉善復旦研究院特聘專家、復旦大學新一代集成電路技術集成攻關大平臺助理研究員楊雅芬老師為通訊作者。

圖1：(a)提出的HP-CSTBT和(b)傳統(tǒng)CSTBT器件的結構示意圖。

圖2：(a)短路特性。(b)短路過程傳感電流隨時間的變化。(c)器件實時最高溫度和傳感計算溫度。

圖3：(a)HP-CSTBT和傳統(tǒng)CSTBT的VON和EOFF之間的權衡關系。(b) 傳統(tǒng)CSTBT和HP-CSTBT的轉(zhuǎn)移特性曲線。

審核編輯：劉清