IGBT闩锁效应

闩锁效应

什么是闩锁效应？ 闩锁效应是CMOS工艺所特有的寄生效应，严重会导致电路的失效，甚至烧毁芯片。闩锁效应是由NMOS的有源区、P衬底、N阱、PMOS的有源区构成的 n-p-n-p结构产生的，当其中一个三极管正偏时，就会构成正反馈形成闩锁。避免闩锁的方法就是要减小衬底和N阱的寄生电阻，使寄生的三极管不会处于正偏状态。  闩锁效应：静电释放损坏元器件的机理

静电是一种看不见的破坏力，会对电子元器件产生影响。 ESD 和相关的电压瞬变都会引起闩锁效应（latch-up）是半导体器件失效的主要原因之一。如果有一个强电场施加在器件结构中的氧化物薄膜上，则该氧化物薄膜就会因介质击穿而损坏。很细的金属化迹线会由于大电流而损坏，并会由于浪涌电流造成的过热而形成开路。这就是所谓的“闩锁效应”。在闩锁情况下，器件在电源与地之间形成短路，造成大电流、EOS（电过载）和器件损坏。   CMOS 器件因闩锁效应特别容易损坏，因为电感会在器件的寄生电容中累积。另外，氧化物材料中任何原子一级的缺陷都会降低氧化物层的介电强度，使器件很容易因静电电压而失效。 

 电子系统中常见的 ESD 问题是通信接口器件，如RS-232驱动器和接收

闩锁效应

什么是闩锁效应？ 闩锁效应是CMOS工艺所特有的寄生效应，严重会导致电路的失效，甚至烧毁芯片。闩锁效应是由NMOS的有源区、P衬底、N阱、PMOS的有源区构成的 n-p-n-p结构产生的，当其中一个三极管正偏时，就会构成正反馈形成闩锁。避免闩锁的方法就是要减小衬底和N阱的寄生电阻，使寄生的三极管不会处于正偏状态。  闩锁效应：静电释放损坏元器件的机理

静电是一种看不见的破坏力，会对电子元器件产生影响。 ESD 和相关的电压瞬变都会引起闩锁效应（latch-up）是半导体器件失效的主要原因之一。如果有一个强电场施加在器件结构中的氧化物薄膜上，则该氧化物薄膜就会因介质击穿而损坏。很细的金属化迹线会由于大电流而损坏，并会由于浪涌电流造成的过热而形成开路。这就是所谓的“闩锁效应”。在闩锁情况下，器件在电源与地之间形成短路，造成大电流、EOS（电过载）和器件损坏。   CMOS 器件因闩锁效应特别容易损坏，因为电感会在器件的寄生电容中累积。另外，氧化物材料中任何原子一级的缺陷都会降低氧化物层的介电强度，使器件很容易因静电电压而失效。 

 电子系统中常见的 ESD 问题是通信接口器件，如RS-232驱动器和接收

集成电路工艺与闩锁效应和ESD电路设计

《集成电路工艺、闩锁效应和ESD电路设计》第一章分两节，第一节内容主要介绍集成电路工艺制程技术的发展过程，集成电路工艺制造技术从最初的BJT工艺制造技术发展到CMOS工艺制造技术，并在CMOS工艺制造技术的基础上衍生出BiCMOS、BCD和HV-CMOS工艺制作技术以满足不同功能集成电路的要求。同时器件也从最初的BJT发展的MOSFET。第二节介绍先进工艺制程技术HKMG，以及FD-SOI和 FinFET器件结构。随着集成电路工艺制造技术不断发展，短沟道效应越来越严重，当氧化层的电性厚度接近1nm时，传统的SiON栅介质层不再是理想的绝缘体，栅极与衬底之间将会出现明显的量子隧穿效应，衬底的电子以量子的形式穿过栅介质层进入栅极，形成栅极漏电流，为了改善栅极漏电流，开发出高K介质材料的栅介质层，并用金属栅代替多晶硅栅，开发出HKMG工艺制程技术。当集成电路工艺制造技术的特征尺寸发展到22nm时，由于短沟道效应，平面结构的MOSFET会在器件关闭时，源漏之间依然出现严重的漏电问题，所以平面结构的MOSFET已经不能满足集成电路高性能的要求，在MOSFET的基础上开发出FD-SOI和3D结构的FinFET。

采用突波吸收电容减小UPS直流总线电压

[出处/作者]：庄宏 刘静

众所周知，逆变器是UPS的核心部分，逆变器的性能决定了UPS的输出性能指标。在一个由整流器、逆变器、充电器等组成的UPS中（如图1），逆变器不但要承受来自负载的冲击，还要随时对直流总线电压的波动进行调整。大量的统计数据证明，直流总线电压的异常波动和负载的冲击是造成逆变器故障的主要原因。在UPS实际运用过程中，负载的冲击不可避免，而稳定直流总线电压、减小直流总线电压的纹波却是可以做到的。

图1 UPS结构框图

直流总线电压的纹波主要由整流输入电压的波动和逆变器IGBT开关的反冲电压回馈至直流总线形成。如果纹波过大，就会造成整流滤波电容温升过高，寿命缩短，同时加大了逆变器PWM调节频繁程度，容易造成控制电路不稳定而导致故障发生。由于直流总线直接和外部电池连接，过高的直流总线纹波电压还会成为 EMI干扰源。

在整流器输出端减小市电造成的50Hz电压纹波主要采用大容量的铝电解电容器并联，而对于逆变器高频开关反冲电压形成的电压纹波则要寻求新的途径来解决。如图2是一个20KVAUPS的桥式整流滤波电路和逆变电路，其中直流总线上的滤波电容由六个2200μF/600WV的电解电容并

摘要：绝缘栅双极晶体管(IGBT)是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管合成的复合型全控型电压驱动式功率半导体器件，具有绝缘栅型场效应管的高输入阻抗及双极型三极管的低导通压降、以及驱动电路简单、安全工作区宽等优点，作为电力电子系统的核心开关器件， IGBT起了不可取代的关键的作用。本文主要针对IGBT的发展历程和国内外技术现状、阐述了一些先进的芯片技术和新结构、新材料及模块封装技术。描述了IGBT芯片和模块的发展方向。 1.引 言

全球能源危机及气候变暖的威胁使人们在追求经济发展的同时越来越重视绿色环保，节能减排。电力电子是节能减排的王牌技术，从电能产生、电能传 输、电能使用到电能管理，渗透到工业、交通、通信、能源等各个领域，发挥着举足轻重的作用。电力电子器件是电力电子装置和系统的“绿色的芯”。目前我国新 型的电力电子器件主要代表是IGBT、VDMOS 和FRED等高频器件，而新材料的电力电子器件的主要代表是SiC及GaN器件。本文重点针对IGBT发展历史、现状、新结构、新材料及其新封装技术做一 些阐述。 2.IGBT是节能减排的王牌器件

作为新型高频大功率电力半导体器件代表的IGBT自 1982年问世以来，在国民经济的各行各业得

（19）中华人民共和国国家知识产权局

（12）实用新型专利

（10）申请公布号

CN209374447U

（43）申请公布日 2019.09.10（21）申请号CN201920161495.4

（22）申请日2019.01.30

（71）申请人宁波达新半导体有限公司;杭州达新科技有限公司

地址315400 浙江省宁波市余姚市经济开发区城东新区冶山路479号科创大楼13层1306室

（72）发明人钱进;轩永辉

（74）专利代理机构上海浦一知识产权代理有限公司

代理人郭四华

（51）Int.CI

权利要求说明书说明书幅图

（54）发明名称

IGBT半桥模块

（57）摘要

本实用新型公开了一种IGBT半桥模块，

包括：底板、芯片单元、陶瓷覆铜板、功率端

子、信号端子和信号端子座；芯片单元包括IGBT

芯片和FRD芯片；信号端子包括栅极信号端子和

发射极信号端子，信号端子都直接焊接在陶瓷覆

铜板上，IGBT芯片的栅极通过铝线键合在陶瓷覆

铜板上并引出到对应的栅极信号端子上，IGBT芯

片的发射极通过铝线键合在陶瓷覆铜板上并引出

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本科毕业论文（设计）

题目：IGBT的仿真设计

学 院： 理 学 院 专 业： 电子科学与技术 班 级： 2007级1班 学 号： 070712110075 学生姓名： 孙 阔 指导教师：傅 兴 华

2011年 6月 1日

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贵州大学本科毕业论文（设计）

诚信责任书

本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

特此声明。

论文（设计）作者签名：

日 期：

.............

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目录

摘要.............................................................................................................................. III 第一章 绪论...............

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本科毕业论文（设计）

题目：IGBT的仿真设计

学 院： 理 学 院 专 业： 电子科学与技术 班 级： 2007级1班 学 号： 070712110075 学生姓名： 孙 阔 指导教师：傅 兴 华

2011年 6月 1日

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贵州大学本科毕业论文（设计）

诚信责任书

本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

特此声明。

论文（设计）作者签名：

日 期：

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目录

摘要.............................................................................................................................. III 第一章 绪论...............

第3 O卷第 9期 2 0 1 3年 9月

机

电

工

程

V01 . 3 0 No . 9 Se p .2 01 3

J o u r n a l o f Me c h a n i c a l& E l e c t i r c l a En g i n e e i r n g

D O I: 1 0 . 3 9 6 9/ j . i s s n . 1 0 0 1— 4 5 5 1 . 2 0 1 3 . 0 9 . 0 2 7

I GB T模块封装热应力研究冰翟超，郭清，盛况(浙江大学应用电子系，浙江杭州 3 1 0 0 2 7 )摘要：为解决绝缘栅双极型晶体管 ( I G B T )模块在实际应用的可靠性提高、预测模块的寿命等问题，将有限元仿真技术应用到实际可靠性温度循环试验中。开展了多层结构的热应力理论分析，建立了层状结构的最大热应力和 I G B T模块在实际应用中分层率之间的关系，提出了“通过计算模块在工作环境下的温度变化产生的最大热应力来预测模块实际使用过程中分层率的变化情况”的方法。进行了 I G B T模块的温度循环可靠性试验。试验结果表明，通过利用最大热应力来预测 I G B T模块分层率的方法与实验结果相

吻合，计算结果比较精

马太效应的正面效应及负面效应

科学家作为群体一般的抽象存在形式,称为科学家集团或科学共同体。科学社会学研究表明, 科学共同体具有一种特殊的分层结构, 这种结构是共同体成员由于社会承认的不同而形成的无形等级体系。由于这种等级体系的存在, 加上共同体成员在科学成果上优势积累的不同, 从而出现了被默顿称为“马太效应”的一种现象。科学共同体内部“马太效应”现象也就是科学上的积累效应, 这种现象的形成是科学共同体特定社会运行机制所必然引起的现象。科学共同体内的“马太效应”与共同体内的分层结构一样同属于一种权威效应, 但它不同于由于权力的不同或财产的不同而形成的等级体系,科学上的这种权威结构的形成、权威的行使和对权威的信仰、服从等完全是建立在受动者自愿基础上的, 当某些科学家在科学成果的积累上达到某一优势而形成权威后,他就会受到人们的信赖、同行的崇拜。他们的论著将会以很高的频率被引用, 并不断获得种种科学荣誉。综上所述, 是科学研究系统的奖励结构这一科学共同体内的社会运行机制形成了“马太效应”。

正确分析“马太效应”对科技发展的作用和影响, 有利于我们对这种现象加以引导和规范。“马太效应”对科技发展具有以下一些积极的作用:①“马太效应”现象自然产生和形成