对硅功率晶体管节能 3D 解决方案

在电子学中，降低功率消耗导致运营成本节省、 环保效益和从更长的运行设备方便等优点。虽然与替代材料，如 SiC 和 GaN 据报在能源效率方面取得进展，仍然敏锐地寻求标准价格低廉，广泛使用的硅器件中节约能源。

沟门 IGBT 示意图表示台面宽度 (S)、 栅极长度 (Lg) 和氧化层厚度在 MOSFET (tox)、 单元格间距 (W) 和沟槽深度 (DT)。

K Tsutsui 东京技术研究所和日本的同事们已经表明，按比例在所有的三个维度的大小参数降低他们的设备他们可以节约大量能源 （”3D 低降低 IGBT 的刻度原理实验验证”，技术消化的 IEDM2016，（2016 年），会话 10.6 2016 IEEE 国际电子设备会议）。

Tsutsui 和同事研究了硅绝缘栅双极晶体管 (Igbt)，快速运行的开关中的每一天装置的数量特征。Igbt 的效率固然好，减少对阻力或电压从收藏家向发射所需的饱和度 （Vce(sat))，将有助于增加进一步这些设备的能源效率。

以前的调查强调增加”注射增强 (IE) 效应”，这会导致更多充电载体，导致降低降低。虽然这已经取得通过减少台面宽度在器件结构，台面阻力从而以及增加。减少台面高度可以帮助计数器阻力增加但很容易阻碍 (IE) 的影响。相反，研究人员减少台面宽度、 栅极长度和氧化层厚度在 MOSFET 增加 IE 效果，因而减低降低从 1.70 至 1.26 V。这些改变研究人员还用减少的栅极电压，具有的 CMOS 集成的优势。

他们得出结论，”这实验证实为第一次，大大降低减少可以通过缩放的 IGBT 在横向和纵向的维度与栅极电压下降。

背景

绝缘的栅双极晶体管 (Igbt)

这些都是用作开关或整流器的三个终端设备。与简单的栅极驱动特性和高电流和低饱和电压的能力，他们结合两种其他类型的晶体管-金属氧化物半导体场效应晶体管 (Mosfet）) 和双极晶体管的好处。

3D 缩放的 Igbt

研究人员台面宽度、 栅极长度和 MOSFET 在氧化层厚度减少因子 1/k，并比较 k 值 1 和 3 的装置。因为窄台地的制作可以导致问题他们也减少了 1/k 的沟槽深度。虽然这是 IE 效果略有负面影响，但它有相当大的好处制作易用性和成本的依赖性 （Vce(sat)) 上沟槽深度被认为是小。栅极电压也降低了因子 1/k，而单元格间距保持在 16 µ m。