Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

2 Grundlagen
Bild 2.4.11 Struktur eines SPT-IGBT im Vergleich zum PT- und NPT-IGBT [19]
Die nächste Weiterentwicklung SPT+ (Bild 2.4.12) enthält zusätzliche n-Zonen, die im n - -Driftgebiet
um die p-Kanalgebiete angeordnet sind, um den Abfluss von Minoritätsträgern im Durchlasszustand
zu erschweren (Löcherbarriere). Hiermit wird im Durchlasszustand die Ladungsträgerdichte
an den Emittern erhöht um damit – ohne wesentliche Verschlechterung des Schaltverhaltens – die
Durchlassspannung abzusenken. Am n - -n-Übergang zwischen Driftzone und zusätzlicher n-Zone
stellt sich eine Diffusionsspannung von etwa 0,17 V ein, die den Abfluss von Löchern verhindert
(Löcherbarriere). Zur Herstellung der Neutralität werden Elektronen aus dem Kanalgebiet nachgeliefert,
die Konzentration freier Ladungsträger steigt.
With hole
barrier
Without
hole barrier
a) b)
Bild 2.4.12 a) Struktur eines SPT+ IGBT [20]; b) Wirkung der Löcherbarriere [17]
NPT-Konzept mit Feldstoppschicht und Trench-Gatestruktur
In diesen, heute am weitesten verbreiteten IGBT-Chips wurde das NPT-Konzept ebenfalls um
eine Feldstoppschicht ergänzt und außerdem das planar angeordnete Gate durch eine senkrechte
Trench-Gatestruktur ersetzt (Bild 2.4.10).
Ausgangsmaterial ist weiterhin ein dünner, schwach dotierter n - -Wafer, in den rückseitig oberhalb
der kollektorseitigen p + -Zone eine zusätzliche n + -Zone als Feldstoppschicht implantiert ist.
Hierdurch wird – in Analogie zum hochdotierten n + -Buffer Layer beim PT-Konzept – die Dicke der
Driftzone verkürzt, indem das elektrische Feld am Ende des n - -Driftgebietes vor der Kollektorzone
abgebaut wird. Da diese Schicht nicht wie beim PT-IGBT den hohen Emitterwirkungsgrad senken,
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