DE102017105713B4 - Transistorbauelement - Google Patents
Transistorbauelement Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017105713B4 DE102017105713B4 DE102017105713.7A DE102017105713A DE102017105713B4 DE 102017105713 B4 DE102017105713 B4 DE 102017105713B4 DE 102017105713 A DE102017105713 A DE 102017105713A DE 102017105713 B4 DE102017105713 B4 DE 102017105713B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- transistor
- voltage
- component according
- igbt
- coupled
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 42
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N aluminum gallium Chemical compound [Al].[Ga] RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/0611—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
- H01L27/0617—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
- H01L27/0635—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with bipolar transistors and diodes, or resistors, or capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/08—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
- H01L27/085—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
- H01L27/088—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
- H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
- H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
- H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
- H01L29/0619—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
- H01L29/0623—Buried supplementary region, e.g. buried guard ring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/1095—Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L29/1608—Silicon carbide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L29/161—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table including two or more of the elements provided for in group H01L29/16, e.g. alloys
- H01L29/165—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table including two or more of the elements provided for in group H01L29/16, e.g. alloys in different semiconductor regions, e.g. heterojunctions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
- H01L29/7396—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
- H01L29/7397—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions and a gate structure lying on a slanted or vertical surface or formed in a groove, e.g. trench gate IGBT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
- H01L29/7786—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
- H01L29/7787—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT with wide bandgap charge-carrier supplying layer, e.g. direct single heterostructure MODFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7803—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors structurally associated with at least one other device
- H01L29/7804—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors structurally associated with at least one other device the other device being a pn-junction diode
- H01L29/7805—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors structurally associated with at least one other device the other device being a pn-junction diode in antiparallel, e.g. freewheel diode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7813—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
- H01L29/808—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a PN junction gate, e.g. PN homojunction gate
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/12—Modifications for increasing the maximum permissible switched current
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
- H01L2924/1025—Semiconducting materials
- H01L2924/1026—Compound semiconductors
- H01L2924/1027—IV
- H01L2924/10272—Silicon Carbide [SiC]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/0036—Means reducing energy consumption
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Transistorbauelemente werden beschrieben, die einen ersten Transistor (10) und einen zweiten Transistor (11) umfassen. Der zweite Transistor (11) basiert auf einem Halbleitermaterial mit hoher Bandlücke. Der zweite Transistor besitzt eine niedrigere Durchbruchspannung als der erste Transistor über einen vorbestimmten Arbeitsbereich hinweg. Der vorbestimmte Arbeitsbereich umfasst mindestens einen Arbeitsbereich, für den das Transistorbauelement spezifiziert ist.
Description
- ERFINDUNGSGEBIET
- Die vorliegende Anmeldung betrifft Transistorbauelemente.
- ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
- In vielen Anwendungen werden Transistorbauelemente verwendet. Beispielsweise können Transistorbauelemente als Schalter in elektronischen Leistungsanwendungen verwendet werden. Verschiedene Transistortypen sind als Schalter verwendet worden, beispielsweise Bipolartransistoren wie etwa BJTs (Bipolar Junction Transistors) oder IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) oder Unipolartransistoren wie Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs). Solche Transistoren und entsprechende Transistorbauelemente einschließlich eines oder mehrerer Transistoren und einer möglichen zusätzlichen Schaltungsanordnung sind in verschiedenen Designs verfügbar, um verschiedene Spannungen und/oder Ströme zu unterstützen.
- Viele elektronische Leistungsanwendungen arbeiten über die meiste Zeit unter Teillast und erfordern einen Betrieb unter einer Höchstlast (beispielsweise größter Strom oder Höchstleistung) nur für einen Teil der Zeit. Ein Beispiel für eine derartige Anwendung sind Schaltnetzteile (SMPS - Switched Mode Power Supplies), bei denen typischerweise während etwa 80% der Arbeitszeit höchstens 20% einer Höchstleistung benötigt wird. Dennoch müssen solche Bauelemente so ausgelegt werden, dass sie eine größte mögliche Leistung tolerieren, um Ausfälle zu verhindern. Außerdem existieren für höhere Spannungsbereiche, beispielsweise Spannungen über 1700 V, viele Anwendungen, die zwischen Volllast und Teillast schalten, beispielsweise Wandler für Solar- oder Windkraftanlagen oder eine Anwendung in Kraftantrieben von Fahrzeugen, wo zum Starten eines Motors Volllast erforderlich ist, wohingegen während des normalen Fahrens nur ein Teil der Vollleistung benötigt wird.
- Verschiedene Transistortypen können beim Einsatz in solchen Anwendungen unterschiedliche Nachteile und Vorteile besitzen. Beispielsweise sind IGBTs für starke Ströme vorteilhaft, leiden aber unter Teillast oftmals unter einer vergleichsweise niedrigen Effizienz. Andererseits können einige Unipolartransistorschalter wie MOSFETs unter Volllast eine niedrigere Effizienz besitzen und/oder können große Chipflächen erfordern.
- Zudem können Silizium-basierte IGBTs oder andere Silizium-basierte Transistoren unerwünschte Eigenschaften bezüglich Überspannungsrobustheit besitzen, d.h. eine Robustheit, wenn eine eine normale Arbeitsspannung übersteigende Spannung angelegt wird. Eine Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Transistorbauelements mit verbesserten Eigenschaften bezüglich des Betriebs in Volllast und Teillast und bezüglich Überspannungstoleranz.
- Die Druckschrift US 2015 / 0 348 961 A1 offenbart eine Parallelschaltung von zwei Transistoren. Die Transistoren können dabei auf einem Halbleitermaterial hoher Bandlücke beruhen.
- KURZE DARSTELLUNG
- Ein Transistorbauelement nach Anspruch 1 wird bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsformen des Transistorbauelements sowie einen Spannungswandler, der ein derartiges Bauelement umfasst.
- Gemäß einer Ausführungsform wird ein Transistorbauelement bereitgestellt, umfassend:
- einen ersten Transistor, der zwischen einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss gekoppelt ist,
- einen zweiten Transistor, der parallel zu dem ersten Transistor zwischen den ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist, wobei der zweite Transistor auf einem Halbleitermaterial mit hoher Bandlücke basiert und ausgelegt ist, eine niedrigere Durchbruchspannung als der erste Transistor für einen vorbestimmten Arbeitsbereich, einschließlich eines spezifizierten Arbeitsbereichs, zu haben, d.h. einen Arbeitsbereich, in dem zu arbeiten das Transistorbauelement durch einen Hersteller genehmigt ist. Ein Halbleitermaterial mit hoher Bandlücke, wie hierin verwendet, ist ein Halbleitermaterial mit einer Bandlücke größer oder gleich 2,0 eV, beispielsweise Siliziumcarbid.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Spannungswandler bereitgestellt, umfassend mindestens einen Schalter, wobei der mindestens eine Schalter ein Transistorbauelement wie oben beschrieben umfasst.
- Die obige kurze Darstellung soll lediglich einen kurzen Überblick über einige Merkmale von einigen Ausführungsformen vermitteln und ist nicht als beschränkend auszulegen.
- Figurenliste
-
-
1 ist ein Blockdiagramm eines Transistorbauelements gemäß einer Ausführungsform. -
2A bis2C sind Schaltungsdiagramme, die Transistorbauelemente gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellen. -
3 ist ein Diagramm, das beispielhafte Kennlinien von in Transistorbauelementen gemäß einigen Ausführungsformen enthaltenen Transistoren zeigt. -
4 ist ein Diagramm, das beispielhafte Kennlinien von Transistoren für verschiedene Temperaturen darstellt. -
5 ist ein Diagramm, das Ströme und Spannungen während eines Klemmereignisses darstellt. -
6 ist ein Schaltungsdiagramm einer beispielhaften Anwendung für Transistorbauelemente von einigen Ausführungsformen. -
7 stellt ein Beispiel zum Steuern von Transistorbauelementen gemäß einer Ausführungsform dar. -
8A und8B sind Schaltungsdiagramme, die Transistorbauelemente gemäß einigen Ausführungsformen zeigen. -
9 ist eine Querschnittsansicht eines in einigen Ausführungsformen verwendbaren Transistors. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
- Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
- Nachfolgend werden Transistorbauelemente beschrieben. Transistorbauelemente, wie sie hierin verwendet werden, enthalten einen oder mehrere Transistoren. Ein Transistor kann ein Bipolartransistor (beispielsweise unter Verwendung von n-dotierten oder p-dotierten aktiven Gebieten für die Implementierung) oder ein Unipolartransistor (unter Verwendung von im Wesentlichen aktiven Gebieten nur vom n-Typ oder nur vom p-Typ für die Implementierung) sein. Zu Beispielen für Bipolartransistoren zählen IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) mit einem Gateanschluss als einen Steueranschluss und Kollektor- und Emitteranschlüsse oder ein BJT (Bipolar Junction Transistor) mit einem Basisanschluss als einen Steueranschluss und ebenfalls Emitter- und Kollektoranschlüsse. Zu Beispielen für Unipolartransistoren zählen Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) oder JFETs (Junction Field Effect Transistors), die einen Gateanschluss als Steueranschluss und Source- und Drainanschlüsse enthalten.
- Bei einigen Ausführungsformen umfasst ein Transistorbauelement eine Parallelschaltung aus einem ersten Transistor und einem zweiten Transistor. Der zweite Transistor basiert auf einem Halbleitermaterial mit hoher Bandlücke, d.h. einem Halbleitermaterial mit einer Bandlücke größer oder gleich 2,0 eV, beispielsweise Siliziumcarbid (SiC). Zu weiteren Beispielen zählen Galliumnitrid (GaN) oder Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN). Der zweite Transistor ist so ausgelegt, dass er eine niedrigere Durchbruchspannung als der erste Transistor über einen Arbeitsbereich (z.B. einen Bereich von Strömen und/oder Spannungen) besitzt, wobei der Arbeitsbereich einen vollständigen spezifizierten Arbeitsbereich beinhaltet, d.h. einen Bereich von Arbeitsbedingungen, unter denen das Transistorbauelement beabsichtigt ist und durch einen Hersteller garantiert ist, dass es arbeiten kann. Bei einigen Implementierungen basiert der erste Transistor auf einem Halbleitermaterial ohne hohe Bandlücke, d.h. mit einer Bandlücke unter 2,0 eV, beispielsweise Silizium (Si). Bei einigen Ausführungsformen ist der erste Transistor ein Bipolartransistor wie etwa ein Si-basierter IGBT. Bei einigen Ausführungsformen ist der zweite Transistor ein Unipolartransistor, beispielsweise ein SiC-basierter MOSFET. Bei anderen Ausführungsformen kann der zweite Transistor ein Bipolartransistor wie etwa ein SiC-basierter IGBT sein.
- In dieser Hinsicht besitzen Halbleiterbauelemente wie Transistoren oder Transistorbauelemente gewisse Spezifikationen, die unter anderem festlegen, für welchen spezifizierten Arbeitsbereich, beispielsweise Temperaturbereich, Strombereich, Spannungsbereich, sie arbeiten sollen. Außerhalb dieses spezifizierten Bereichs wird durch einen Hersteller kein zuverlässiger Betrieb des Halbleiterbauelements garantiert. Deshalb ist der spezifizierte Arbeitsbereich eine gut definierte Eigenschaft für jedes herkömmlich hergestellte Halbleiterbauelement.
- Nunmehr unter Bezugnahme auf die Figuren stellt
1 ein schematisches Blockdiagramm eines Transistorbauelements gemäß einer Ausführungsform dar. - Das Transistorbauelement von
1 umfasst einen ersten Transistor10 und einen zweiten Transistor11 , die parallel zwischen einen ersten Knoten12 und einen zweiten Knoten13 gekoppelt sind. Der zweite Transistor11 in der Ausführungsform von1 basiert auf einem Halbleitermaterial mit hoher Bandlücke, z.B. SiC. Der erste Transistor10 kann auf einem Halbleitermaterial ohne hohe Bandlücke wie etwa Si basieren. „Parallel gekoppelt“ bedeutet in diesem Fall, dass einer des Emitter- oder Kollektoranschlusses oder des Source- oder Drainanschlusses des ersten Transistors10 an den Knoten12 gekoppelt ist, und der andere des Kollektor- oder Emitteranschlusses oder des Source- und Drainanschlusses des ersten Transistors10 an den Knoten13 gekoppelt ist. Gleicherweise ist einer des Emitter- oder Kollektoranschlusses oder des Source- oder des Drainanschlusses des zweiten Transistors11 an den Knoten12 gekoppelt, und der andere des Emitter- oder Kollektoranschlusses oder des Source- oder Drainanschlusses des zweiten Transistors11 ist an den zweiten Knoten13 gekoppelt. Bei einigen Implementierungen kann der erste Transistor10 ein Bipolartransistor wie etwa ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) wie etwa ein Si-basierter IGBT sein. Bei einigen Implementierungen kann der zweite Transistor11 ein Unipolartransistor wie etwa ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) sein. Bei anderen Ausführungsformen kann der zweite Transistor11 ein Bipolartransistor wie etwa ein IGBT sein. Bei einigen Ausführungsformen kann der zweite Transistor11 ein Siliziumcarbid (SiC) -basierter Transistor sein. - Bei der Ausführungsform von
1 besitzt der zweite Transistor11 eine niedrigere Durchbruchspannung als der erste Transistor10 unter einem Bereich von Arbeitsbedingungen einschließlich einem spezifizierten Arbeitsbereich für ein in1 gezeigtes Transistorbauelement. Beispielsweise kann die Bedingung, dass die Durchbruchspannung des zweiten Transistors11 unter der Durchbruchspannung des ersten Transistors10 liegt, für einen Temperaturbereich zwischen -20°C und 100°C oder -40°C und 150°C oder 200°C und/oder in einem Durchbruchstrombereich (d.h. ein Strom, der nach einem LawinenDurchbruch gemäß einem post-Lawinenzweig der I-V-Kennlinien des Transistorbauelements gehandhabt werden kann) bis zu dem Drei- oder Fünffachen eines Nennstroms Inom des ersten Transistors10 und/oder des zweiten Transistors11 gültig sein. Der Nennstrom ist der Strom, den kontinuierlich zu unterstützen ein Bauelement wie etwa der erste Transistor10 ausgelegt ist. - Der erste Transistor
10 und der zweite Transistor11 können die gleiche Spannungsklasse besitzen, d.h. sie können für den Betrieb in einem gleichen Spannungsbereich oder bis zu einer gleichen Spannungsgrenze ausgelegt sein (beispielsweise bis zu 100 V, bis zu 500 V, bis zu 1400 V, bis zu 2000 V, bis zu 3500 V oder sogar bis zu 6500 V oder 7000 V usw.). - Bei einer derartigen Ausführungsform ist der erste Transistor
10 vor Überspannungen, d.h. Spannungen außerhalb eines spezifizierten Bereichs an den Knoten12 ,13 , durch den zweiten Transistor11 geschützt. Da die Durchbruchspannung des zweiten Transistors11 unter der Durchbruchspannung des ersten Transistors10 liegt, erfolgt ein Durchbruch in dem zweiten Transistor11 , bevor der erste Transistor10 seine Durchbruchspannung erreicht. Der Durchbruch des zweiten Transistors11 reduziert dann die Spannung zwischen den Knoten12 ,13 um einen entsprechenden Stromfluss. Da der zweite Transistor11 auf einem Halbleitermaterial mit hoher Bandlücke basiert, besitzt er eine höhere Toleranz für Lawinenströme und einen Durchbruch als zum Beispiel Silizium-basierte Transistoren und wird deshalb mit geringerer Wahrscheinlichkeit durch einen Durchbruch beschädigt. Dies wird später unter Bezugnahme auf die3 bis5 ausführlicher erläutert werden. - Vor diesen Erläuterungen werden unter Bezugnahme auf die
2A bis2C einige Implementierungsbeispiele für Transistorbauelemente gemäß Ausführungsformen erörtert. In den nachfolgenden erörterten Ausführungsformen wird ein Unipolartransistor, z.B. ein SiC-MOSFET, als ein Beispiel für einen zweiten Transistor auf Basis eines Halbleitermaterials mit hoher Bandlücke verwendet, und ein Bipolartransistor, z.B. ein Si-IGBT, wird als ein Beispiel für einen durch den zweiten Transistor zu schützenden ersten Transistor verwendet. Wie aus den obigen Erläuterungen z.B. unter Bezugnahme auf1 hervorgeht, ist dies lediglich ein veranschaulichendes Beispiel und ist nicht als beschränkend auszulegen. In den2A bis2C tragen die gleichen oder ähnliche Elemente die gleichen Bezugszahlen und werden nicht wiederholt im Detail beschrieben. - Die Bauelemente der
2A bis2C enthalten jeweils einen IGBT20 und einen Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor21 , die parallel zwischen einen ersten Knoten22 und einen zweiten Knoten23 gekoppelt sind. Der MOSFET21 kann bei Ausführungsformen ein SiC-MOSFET sein, und der IGBT20 kann ein auf Silizium (Si) basierender IGBT sein. Ein MOSFET21 ist mit einer integrierten Body-Diode24 ausgestattet. - In
2B sind nur der IGBT20 und der MOSFET21 zusammen mit der integrierten Body-Diode24 dargestellt. Bei der Ausführungsform von2A ist zusätzlich eine Silizium-Freilaufdiode25 zwischen die Knoten22 und23 gekoppelt vorgesehen, und in der Ausführungsform von2C ist zusätzlich eine Siliziumcarbid (SiC)-Schottky-Diode 26 zwischen den Knoten22 und23 vorgesehen. Deshalb können, wie ersichtlich, Freilaufdioden oder andere Schaltungselemente wie Schottky-Dioden zusätzlich zu dem IGBT20 und dem MOSFET21 vorgesehen sein. - Es sei angemerkt, dass die Ausführungsformen der
2A und2C kombiniert werden können, d. h. eine Silizium-Freilaufdiode und eine Siliziumcarbid-Schottky-Diode können beide vorgesehen sein. Solche Dioden können zum Reduzieren von Schwingungen beim Schalten des Transistorbauelements in einigen Ausführungsformen dienen. - Bei einigen Ausführungsformen können für eine Hochspannungsanwendung Peripheriegebiete des Bipolartransistors (beispielsweise IGBT) so ausgelegt sein, dass sie während Stromkommutierungsprozessen geschützt sind. Insbesondere kann eine Emittereffizienz in einem Peripheriegebiet eines IGBT-Chips durch eine reduzierte Emitter-Dotierung oder eine erhöhte Feldstoppdotierung im Vergleich zu einem zentralen Gebiet reduziert werden.
- Es sei angemerkt, dass der IGBT auch ein SiC-basierter IGBT sein kann.
- Bei einigen Ausführungsformen kann der IGBT ein in Sperrrichtung leitender IGBT sein, d. h. eine integrierte Freilaufdiode enthalten, insbesondere ein sogenannter RCDC (Reverse Conducting Diode Controlled)-IGBT. Bei solchen RCDC-IGBTs können Kennlinien über den Gateanschluss des RCDC-IGBT auch dann gesteuert werden, wenn sich der RCDC-IGBT in einem Diodenmodus befindet (d.h. einen Strom im Wesentlichen über die Diode leitet). Bei einigen Ausführungsformen ist ein derartiger in Sperrrichtung leitender RC (Reverse Conducting) -IGBT möglicherweise nicht steuerbar. In einem derartigen Fall kann der RC-IGBT sowohl in einem Vorwärtsbiasmodus als auch einem Freilaufdiodenmodus als ein Bipolarbauelement betrieben werden, und der Unipolartransistor kann in beiden Modi als ein Unipolarbauelement betrieben werden. Bei solchen Ausführungsformen kann die Steuerung des Transistorbauelements vereinfacht werden.
-
3 veranschaulicht einen Durchbruchstrom oder einen anderen Sperrstrom IR für einen SiC-MOSFET und einen IGBT, die in Ausführungsformen verwendet werden können, über der an dem jeweiligen Transistor angelegten Spannung (Kollektor-Emitter-Spannung VCE im Fall des IGBT und Drain-Source-Spannung VDS im Fall des MOSFET). Eine Kurve30 veranschaulicht das Verhalten für einen in einigen Ausführungsformen verwendbaren SiC-MOSFET, und eine Kurve31 veranschaulicht das Verhalten für einen in einigen Ausführungsformen verwendbaren IGBT. Es sei angemerkt, dass die Kurven lediglich zu Veranschaulichungszwecken dienen und die genaue Gestalt und Form der Kurven je nach der Implementierung des Transistors variieren können. Der Durchbruchstrom IR stellt einen Strom dar, der in dem Fall fließt, dass sich die Transistoren20 ,21 in einem Aus-Zustand befinden, auch als ein offener Zustand bezeichnet. Wie zu sehen ist, liegt eine Durchbruchspannung VBR, SiC-MOS des SiC-MOSFET, unter einer Durchbruchspannung VBR, IGBT des IGBT. Im Fall einer Überspannungsbedingung wird die Durchbruchspannung des SiC-MOSFET früher erreicht als die Durchbruchspannung des IGBT, und somit wird der SiC-MOSFET bei einigen Ausführungsformen leitend und leitet die Überspannung ab, bevor der IGBT beschädigt werden kann. - Wie bereits erwähnt, liegt in hierin beschriebenen Ausführungsformen die Durchbruchspannung des Unipolartransistors, beispielsweise des SiC-MOSFET, unter der Durchbruchspannung des Bipolartransistors, beispielsweise des IGBT, über einen breiten Bereich von Arbeitsbedingungen einschließlich des spezifizierten Bereichs von Arbeitsbedingungen für das Transistorbauelement, beispielsweise über einen breiten Bereich von Temperaturen. Für variierende Temperaturen ist dies in
4 dargestellt. -
4 veranschaulicht den Durchbruchstrom IR über VCE/VDS ähnlich3 . Die Kurven40A bis40C zeigen das Verhalten für einen in einigen Ausführungsformen verwendbaren SiC-MOSFET, und die Kurven41A bis41C veranschaulichen die Kurven für den Beispiel-IGBT. Wieder dienen die spezifischen Kurven lediglich als nichtbeschränkende Beispiele zur besseren Veranschaulichung. - Die Kurven
40A ,41A veranschaulichen ein beispielhaftes Verhalten bei Raumtemperatur (z.B. 20°C), die Kurven40B ,41B ein beispielhaftes Verhalten bei -40°C und die Kurven40C ,41C ein beispielhaftes Verhalten bei +175°C. Wie ersichtlich ist, liegt die Durchbruchspannung für den SiC-MOSFET (Kurven40A bis40C ) immer unter der Durchbruchspannung für den IGBT (Kurven41A bis41C ) ungeachtet der Temperatur. Während in dem dargestellten Beispiel von4 die Kurven für den IGBT einen negativen Differenzialwiderstand (NDR) aufweisen, liegt zudem für den SiC-MOSFET kein derartiger NDR vor. Beim Betrieb im NDR-Gebiet kann das jeweilige Bauelement aufgrund eines Stromverdrängungsphänomens in vielen Fällen zerstört werden. Schließlich kann der SiC-MOSFET in einigen Ausführungsformen, wie in4 dargestellt, so ausgelegt sein, dass er eine kleinere Temperaturvariation seiner Durchbruchspannung als der IGBT und einen steileren Anstieg beim Strom in der Spannung, wenn die Durchbruchspannung überschritten wird, als der IGBT besitzen. Die niedrigeren Temperaturvariationen für SiC-basierte Transistoren sind auf eine geringere Temperaturabhängigkeit von Ionisierungsraten im SiC zurückzuführen. Auf diese Weise wird ein Schutz des IGBT vor Überspannungen durch den SiC-MOSFET über einen großen Temperaturbereich sichergestellt, beispielsweise mindestens von -40°C bis 175°C im Beispiel von4 . Dieser Temperaturbereich kann je nach einer Anwendung variieren und deckt, wie erwähnt, einen spezifizierten Temperaturbereich ab, d.h. einen Temperaturbereich, für den das Transistorbauelement ausgelegt ist. - Bei einigen Implementierungen kann durch Implementieren des Unipolartransistorbauelements als Siliziumcarbid-basiertes Bauelement eine Temperatur- und Stromabhängigkeit der Durchbruchspannung reduziert werden und eine höhere Durchbruchspannung kann erhalten werden. Durch Abschirmen der Gatestrukturen gegenüber elektrischen Feldern, wie später als ein nichtbeschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf
9 beschrieben, kann eine vergleichsweise kleine Differenz zwischen der Durchbruchspannung und einer Nennspannung (Spannung, für die der SiC-MOSFET ausgelegt ist) erzielt werden (z.B. eine Differenz zwischen 100 V und 500 V oder unter 10%, 20% oder 30% der Nennspannung) bei einer vorbestimmten Temperatur, insbesondere Raumtemperatur (z.B. 20°C), was das Auslegen der Durchbruchspannung des SiC-MOSFET, damit sie unter der Durchbruchspannung des IGBT oder eines anderen Bipolartransistors liegt, erleichtert, während der SiC-MOSFET immer noch in der Lage ist, unter einer Nennspannung zu arbeiten, für die das Transistorbauelement ausgelegt ist. -
5 veranschaulicht den Effekt des Klemmens einer Überspannung (d.h. Reduzieren der Überspannung durch Leitfähigwerden) durch den SiC-MOSFET, um eine den IGBT potenziell zerstörende Überspannung zu verhindern. In5 veranschaulicht eine Kurve51 einen über einen IGBT in einem Bauelement gemäß einer Ausführungsform fließenden Strom über der Zeit, und eine Kurve52 veranschaulicht eine Spannung über der Zeit. Eine horizontale Linie50 zeigt eine potenziell zerstörerische Spannung für den IGBT. - In dem gezeigten Beispiel fällt der Strom
51 an einem gewissen Punkt ab, weil beispielsweise die Transistoren (IGBT und MOSFET) des Transistorbauelements abgeschaltet werden. Dies kann bei einer gewissen Konfiguration, beispielsweise durch an das Transistorbauelement gekoppelte Induktivitäten, zu einer hohen Spannung an führen, was, wie durch eine Kurve52B angezeigt, dazu führen kann, dass eine Spannung die durch eine horizontale Linie50 angezeigte destruktive Spannung übersteigt, wodurch der IGBT potenziell beschädigt wird. Mit dem Klemmen durch einen SiC-MOSFET, wie durch eine Kurve52A angegeben, wird die Spannung so verringert, dass die durch die horizontale Linie50 gegebene Grenze nicht erreicht wird, wodurch der IGBT geschützt wird. Entsprechend fällt der Strom ohne das Klemmen durch einen SiC-MOSFET oder ein anderes Unipolarbauelement schneller ab als mit dem Klemmen, wie durch eine Kurve51A im Gegensatz zu einer Kurve51B angezeigt. - Ohne den Unipolartransistor wie etwa den erörterten SiC-MOSFET würde ein langsameres Schalten notwendig sein, um eine durch die horizontale Linie
50 angegebene Spannung zu vermeiden, z.B. unter Verwendung eines zweiten Gateabschalttransistors. Einige hier erörterte Techniken stellen ein selbstgeschütztes Schalten bereit. Deshalb können einige Ausführungsformen, wie hierin beschrieben, in einigen Fällen ein schnelleres Schalten bei starken Strömen ermöglichen, was beispielsweise in Motorantriebsanwendungen, Hochspannungs-DC/DC-Wandlern, die beispielsweise als Stromladegeräte für Elektrofahrzeuge verwendet werden können, oder beliebigen anderen Anwendungen wünschenswert sein kann, wo Überspannung kritisch sein kann, insbesondere Anwendungen, wo hohe Lastvariationen existieren. - Wie erwähnt besitzen zwar sowohl der Unipolar- als auch der Bipolartransistor die oben erörterten Eigenschaften, doch können sie etwa die gleiche Nennspannung (Spannungsklasse) besitzen, was bei einigen Ausführungsformen eine kleine Chipgröße ermöglicht. Die Nennspannung kann einer Spannung entsprechen, die die Transistoren tatsächlich verwenden sollen oder dafür genehmigt sind (z.B. 1200-V-Klasse oder 1700-V-Klasse oder bis zu 6,5-kV-Klasse, aber nicht darauf beschränkt).
- Bei einigen Ausführungsformen kann außerdem eine Schwellenspannung des Unipolartransistors unter einer Schwellenspannung für den Bipolartransistor liegen, so dass für niedrigere Ströme der größte Teil des Stroms durch den Unipolartransistor unterstützt wird.
-
6 veranschaulicht ein Anwendungsbeispiel für Transistorbauelemente gemäß einer Ausführungsform. Insbesondere veranschaulicht6 ein einfaches Schaltungsdiagramm eines Gleichstrom (DC/DC) - Vorwärtswandlers mit Spannungseingangsanschlüssen70A ,70B und Spannungsausgangsanschlüssen71A ,71B . Auf einer Eingangsseite koppelt ein Schalter72 den Anschluss70A schaltbar an einen Transformator73 . Der Schalter72 kann unter Verwendung eines Transistorbauelements wie oben unter Bezugnahme auf die1-6 erörtert ausgelegt sein. Auf einer Ausgangsseite sind Dioden74 ,75 , eine Induktivität76 und eine Kapazität77 vorgesehen. - Beim Schalten des Schalters
72 in einen Aus-Zustand wird ein Magnetfeld im Transformator73 und/oder Induktor76 abgeleitet, was zu hohen Spannungen führen kann, insbesondere für schnelle Schaltgeschwindigkeiten. In derartigen Fällen können Überspannungen auftreten, die unter Verwendung des Unipolartransistors des Schalters21 abgeleitet werden können, wodurch der Bipolartransistor (beispielsweise IGBT) geschützt wird. -
7 veranschaulicht ein Beispiel zum Steuern von Transistorbauelementen gemäß Ausführungsformen. In7 ist ein erstes Transistorbauelement, das einen RC-IGBT82 und einen MOSFET83 umfasst, zwischen einen ersten Anschluss86 , beispielsweise einen Anschluss zum Empfangen einer positiven Versorgungsspannung, und einen Knoten88 gekoppelt. Ein zweites Transistorbauelement, das einen RC-IGBT84 und einen MOSFET85 umfasst, ist zwischen den Knoten88 und einen zweiten Anschluss87 gekoppelt, der beispielsweise ausgelegt sein kann zum Empfangen einer negativen Versorgungsspannung oder zum Koppeln an Masse. Das erste und zweite Transistorbauelement können wie zuvor erörtert implementiert sein. Auf diese Weise wirkt in dem Beispiel von7 das erste Transistorbauelement als ein Hochspannungsschalter und das zweite Transistorbauelement wirkt als ein Niederspannungsschalter. Der RC-IGBT82 und der MOSFET83 werden beispielsweise durch ein Signal80 gesteuert, und ein RC-IGBT84 und ein MOSFET85 werden durch ein Signal81 gesteuert, um das erste Transistorbauelement und das zweite Transistorbauelement abwechselnd zu öffnen und zu schließen, um eine Last89 und einen Anschluss88 abwechselnd an den Anschluss86 oder den Anschluss87 zu koppeln. Bei den beispielhaften Steuersignalen80 ,81 , die gezeigt sind, gibt es eine Zeit td1, td3, wo beide Transistorbauelemente offen (ausgeschaltet) sind, um beim Schalten einen Kurzschluss zwischen Anschlüssen86 ,87 zu verhindern. Das in8 dargestellte Steuerschema und die Signale80 ,81 dienen lediglich als Beispiele. - Die
8A und8B veranschaulichen Transistorbauelemente gemäß weiteren Ausführungsformen, einschließlich einer zusätzlichen induktiven (8A ) oder resistiven (8B ) Gatekopplung in einem Transistorbauelement. Die Ausführungsformen der8A und8B umfassen jeweils einen Bipolartransistor91 , beispielsweise einen IGBT, und einen Unipolartransistor92 , beispielsweise einen MOSFET (z. B. SiC-MOSFET), die zwischen einen ersten Anschluss90 und einen zweiten Anschluss95 gekoppelt sind. Eine durch einen Treiber93 generierte Steuerspannung (Gate-Emitter-/Gate-Source-Spannung) Vge steuert die Transistoren91 ,92 . In8A ist eine zusätzliche Kopplung über eine SiC-Diode94 und eine Induktivität96 (die beispielsweise durch Bonddrähte realisiert sein kann) vorgesehen, und in8B ist eine zusätzliche Kopplung über eine SiC-Diode94 und einen Widerstand96 realisiert. Im Fall eines Überspannungsereignisses geht die Diode94 in einen LawinenDurchbruch. Deshalb fließt bei einem derartigen Ereignis ein Strom durch den Widerstand/Induktor96 . Durch angemessene Dimensionierung kann in diesem Fall der Bipolartransistor91 wenigstens teilweise schließen, um einen Teil des Stroms zu leiten. Eine angemessene Dimensionierung kann in diesem Fall das Auslegen der Diode94 mit einer niedrigeren Durchbruchspannung als Bipolartransistor91 und Unipolartransistor92 beinhalten. Ansonsten lassen sich die Überlegungen für das Design von Transistoren91 ,92 beispielsweise bezüglich unter Bezugnahme auf1-7 erörterten Durchbruchspannungen und Schwellenspannungen auch auf die8A und8B anwenden. -
9 veranschaulicht eine beispielhafte Implementierung eines SiC-MOSFET mit einer integrierten Diode gemäß einigen Ausführungsformen.9 veranschaulicht eine Querschnittsansicht durch eine einen MOSFET mit einem Sourceanschluss S, einem Gateanschluss G und einem Drainanschluss D implementierende Halbleiterstruktur. - Der Transistor von
9 umfasst einen Halbleiterkörper100 mit einer ersten Oberfläche101 . Das Bauelement100 umfasst zwei Transistorzellen10101 ,10102 , wenngleich mehr als zwei Bauelementzellen vorgesehen werden können. Jede Transistorzelle10101 ,10102 umfasst ein Driftgebiet1011 , ein Sourcegebiet1012 und ein Körpergebiet1013 . Das Körpergebiet1013 ist zwischen dem Sourcegebiet1012 und dem Driftgebiet1011 angeordnet. Jede Transistorzelle10101 ,10102 umfasst weiterhin ein Diodengebiet1030 und einen PN-Übergang zwischen dem Diodengebiet1030 und dem Driftgebiet1011 . Bei der Ausführungsform von9 teilen sich die beiden Transistorzellen10101 ,10102 das Driftgebiet11 . - Jede Transistorzelle
10101 ,10102 umfasst eine Grabengateelektrode1021 , die in einem Graben angeordnet ist und die durch ein Gatedielektrikum elektrisch von dem Körpergebiet1013 , dem Diodengebiet1030 und dem Driftgebiet1011 isoliert ist. Die Grabengateelektrode1021 jeder Transistorzelle enthält eine erste Seitenwand1101 , eine zweite Seitenwand1102 und einen Boden1103 . Das Körpergebiet1030 jeder Transistorzelle befindet sich bei einer ersten Seitenwand1101 des jeweiligen Grabens, das Diodengebiet1030 befindet sich bei der jeweiligen zweiten Seitenwand1102 des jeweiligen Grabens und der PN-Übergang zwischen dem Driftgebiet und dem Diodengebiet1030 befindet sich bei dem Boden1103 des jeweiligen Grabens. - Das Diodengebiet
1030 jeder Transistorzelle erstreckt sich von einer ersten Oberfläche101 des Halbleiterkörpers100 bei einem Sourcebereich1012 und Körpergebiet1013 einer benachbarten Transistorzelle. Eine elektrisch isolierende Schicht1051 bedeckt die erste Oberfläche101 und Gateelektroden1021 . Eine Isolationsschicht1051 enthält eine Kontaktöffnung1052 , in der das Diodengebiet1032 und die Source1012 der individuellen Transistorzellen frei von der Isolationsschicht1051 sind. Eine Sourceelektrode1041 ist auf der Isolationsschicht1051 und in Kontaktöffnungen1052 vorgesehen. Die Sourceelektrode1041 ist bezüglich der Gateelektrode1021 durch die Isolationsschicht1051 elektrisch isoliert und koppelt die verschiedenen Diodenbereiche1030 und die verschiedenen Sourcegebiete1012 elektrisch an den Sourceanschluss S. Das Draingebiet1014 ist an den Drainanschluss D gekoppelt. Die erste Transistorzelle ist allgemein in9 mit10101 und die zweite Transistorzelle mit10102 bezeichnet. - Die Sourceelektrode
1041 kann bei einigen Ausführungsformen eine erste Sourceelektrodenschicht10411 und eine zweite Sourceelektrodenschicht10412 umfassen. - Im Fall eines MOSFET besitzt das Draingebiet
1014 eine gleiche Dotierart (N oder P) wie das Sourcegebiet1012 und das Driftgebiet1011 . Die Diodengebiete1030 besitzen eine gleiche Dotierart wie die Körpergebiete1013 und eine andere Dotierart als das Driftgebiet1011 . Bei einigen Ausführungsformen besitzt jedes Diodengebiet1030 zwei verschieden dotierte Halbleitergebiete, nämlich ein erstes Gebiet1031 bei dem Driftgebiet1011 und den PN-Übergang mit dem Driftgebiet1011 bildend und ein zweites Gebiet1032 , das das erste Gebiet1031 an die Sourceelektrode1041 koppelt. - Das zweite Gebiet
1032 kann eine höhere Dotierkonzentration als das erste Gebiet1031 besitzen. - Bei Ausführungsformen stellt das Gebiet
1031 eine Abschirmung bereit. Durch diese Abschirmung ist es möglich, das Bauelement von9 mit kleinen Abmessungen mit dünnen Schichten zu implementieren, was bewirken kann, dass eine Durchbruchspannung nahe an einer Nennspannung liegt, ohne das Gatedielektrikum1022 zu sehr zu beanspruchen. Beispielsweise kann ein Siliziumcarbid-MOSFET mit einer Nennspannung von 1200 V und einer Durchbruchspannung von 1300 V so ausgelegt werden, wenngleich die Spannungen in Abhängigkeit von dem Design variieren können. - Es sei angemerkt, dass das Transistordesign von
9 lediglich ein Beispiel ist und auch andere Transistordesigns verwendet werden können, um Unipolar- und Bipolartransistoren mit gewünschten Kennlinien wie oben erörtert zu erhalten, insbesondere den Unipolartransistor mit einer niedrigeren Durchbruchspannung als der Bipolartransistor in einem einen spezifizierten Bereich umfassenden vorbestimmten Bereich, wie erörtert. - Beispielsweise kann bei einigen Implementierungen der IGBT mit lokal stark p-dotierten Gebieten auf einer Rückseite davon implementiert werden, um einen hohen p-Emitter insbesondere bei stärkeren Strömen zu implementieren. Je nach den lateralen Abmessungen dieser stark p-dotierten Gebiete kann dies zu einer verbesserten Weichheit beim Abschalten oder einer verbesserten Kurzschlussrobustheit führen.
- Weiterhin können bei einigen Ausführungsformen der Bipolartransistor (z.B. IGBT) und/oder der Unipolartransistor (z.B. MOSFET) Kompensationsbauelemente sein, d.h. sie können Gebiete enthalten, wo zum Beispiel eine n-Dotierung durch Gebiete mit (z.B. Säulen aus) p-Dotierung oder umgekehrt kompensiert wird. Als ein Beispiel kann der Unipolartransistor ein Superjunction-MOSFET sein.
- Die folgenden Ausführungsformen sind Ausführungsbeispiele.
- Beispiel 1: Transistorbauelement, umfassend:
- einen ersten Transistor, der zwischen einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss gekoppelt ist,
- einen zweiten Transistor, der parallel zu dem ersten Transistor zwischen dem ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist, wobei der zweite Transistor auf einem Halbleitermaterial mit hoher Bandlücke basiert und ausgelegt ist, für einen vorbestimmten Arbeitsbereich eine niedrigere Durchbruchspannung als der erste Transistor zu haben, einschließlich eines spezifizierten Arbeitsbereichs für das Transistorbauelement.
- Beispiel 2. Bauelement von Beispiel 1, wobei der erste Transistor eine gleiche Nennspannung wie der zweite Transistor besitzt.
- Beispiel 3. Bauelement von Beispiel 1, wobei der vorbestimmte Arbeitsbereich einen Temperaturbereich von mindestens -20°C bis mindestens 100°C umfasst.
- Beispiel 4. Bauelement von Beispiel 3, wobei der vorbestimmte Arbeitsbereich einen Temperaturbereich von mindestens -40°C bis mindestens 200°C umfasst.
- Beispiel 5. Bauelement von Beispiel 1, wobei der vorbestimmte Arbeitsbereich einen Strombereich unter einer Durchbruchbedingung bis zu mindestens dem Dreifachen eines Nennstroms des Bauelements umfasst.
- Beispiel 6. Bauelement von Beispiel 5, wobei der Strombereich, der unter der Durchbruchbedingung bis zu mindestens dem Fünffachen des Nennstroms toleriert werden kann.
- Beispiel 7. Bauelement von Beispiel 1, wobei eine Schwellenspannung des ersten Transistors über einer Schwellenspannung des zweiten Transistors liegt.
- Beispiel 8. Bauelement von Beispiel 7, wobei eine Differenz zwischen der Schwellenspannung des ersten Transistors und der Schwellenspannung des zweiten Transistors mindestens 3 V beträgt.
- Beispiel 9. Bauelement von Beispiel 8, wobei die Differenz mindestens 5 V beträgt.
- Beispiel 10. Bauelement von Beispiel 1, wobei eine Differenz zwischen der Durchbruchspannung des zweiten Transistors und einer Nennspannung des zweiten Transistors bei einer vorbestimmten Temperatur unter 30% der Nennspannung liegt.
- Beispiel 11. Bauelement von Beispiel 1, wobei der erste Transistor einen Bipolartransistor umfasst.
- Beispiel 12. Bauelement von Beispiel 1, wobei der erste Transistor auf einem Halbleitermaterial, welches keine hohe Bandlücke aufweist, basiert.
- Beispiel 13. Bauelement von Beispiel 1, wobei der erste Transistor eine reduzierte Dotierung an einem Peripheriebereich einer Chiprückseite aufweist.
- Beispiel 14. Bauelement von Beispiel 1, wobei der zweite Transistor einen Unipolartransistor umfasst.
- Beispiel 15. Bauelement von Beispiel 1, wobei der zweite Transistor einen Bipolartransistor umfasst.
- Beispiel 16. Bauelement von Beispiel 1, wobei das Halbleitermaterial mit hoher Bandlücke Siliziumcarbid umfasst.
- Beispiel 17. Bauelement von Beispiel 1, weiterhin umfassend eine Freilaufdiode, die zwischen den ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist.
- Beispiel 18. Bauelement von Beispiel 1, weiterhin umfassend eine Siliziumcarbiddiode, die zwischen den ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist.
- Beispiel 19. Gleichstrom-Gleichstrom-Spannungswandler, umfassend mindestens einen Schalter, wobei der mindestens eine Schalter ein Transistorbauelement von Beispiel 1 umfasst.
- Beispiel 20. Bauelement von Beispiel 19, wobei der Schalter mit einem Transformator gekoppelt ist.
Claims (18)
- Transistorbauelement, umfassend: einen ersten Transistor (10; 22; 82, 84; 91), der zwischen einen ersten Anschluss (12; 22) und einen zweiten Anschluss (13; 23) gekoppelt ist, einen zweiten Transistor (11; 21; 83, 85; 92), der parallel zu dem ersten Transistor (10; 22; 82, 84; 91) zwischen den ersten (12; 22) und zweiten (13; 23) Anschluss gekoppelt ist, wobei der zweite Transistor (11; 21; 83, 85; 92) auf einem Halbleitermaterial mit hoher Bandlücke basiert und ausgelegt ist, für einen vorbestimmten Arbeitsbereich eine niedrigere Durchbruchspannung als der erste Transistor (10; 22; 82, 84; 91) zu haben, einschließlich eines spezifizierten Arbeitsbereichs für das Transistorbauelement.
- Transistorbauelement nach
Anspruch 1 , wobei der erste Transistor (10; 22; 82, 84; 91) eine gleiche Nennspannung wie der zweite Transistor besitzt. - Transistorbauelement nach
Anspruch 1 oder2 , wobei der vorbestimmte Arbeitsbereich einen Temperaturbereich von mindestens -20°C bis mindestens 100°C umfasst. - Transistorbauelement nach einem der
Ansprüche 1 -3 , wobei der vorbestimmte Arbeitsbereich einen Strombereich unter einer Durchbruchbedingung bis zu mindestens dem Dreifachen eines Nennstroms des Bauelements umfasst. - Transistorbauelement nach
Anspruch 4 , wobei der Strombereich, der unter der Durchbruchbedingung bis zu mindestens dem Fünffachen des Nennstroms toleriert werden kann. - Transistorbauelement nach einem der
Ansprüche 1 -5 , wobei eine Schwellenspannung des ersten Transistors (10; 22; 82, 84; 91) über einer Schwellenspannung des zweiten Transistors (11; 21; 83, 85; 92) liegt. - Transistorbauelement nach
Anspruch 6 , wobei eine Differenz zwischen der Schwellenspannung des ersten Transistors (10; 22; 82., 84; 91) und der Schwellenspannung des zweiten Transistors (11; 21; 83, 85; 92) mindestens 3 V beträgt. - Transistorbauelement nach einem der
Ansprüche 1 -7 , wobei eine Differenz zwischen der Durchbruchspannung des zweiten Transistors (11; 21; 83, 85; 92) und einer Nennspannung des zweiten Transistors (11; 21; 83, 85; 92) bei einer vorbestimmten Temperatur unter 30% der Nennspannung liegt. - Transistorbauelement nach einem der
Ansprüche 1 -8 , wobei der erste Transistor (10; 22; 82, 84; 91) einen Bipolartransistor umfasst. - Transistorbauelement nach einem der
Ansprüche 1 -9 , wobei der erste Transistor (10; 22; 82, 84; 91) auf einem Halbleitermaterial, welches keine hohe Bandlücke aufweist, basiert. - Transistorbauelement nach einem der
Ansprüche 1 -10 , wobei der erste Transistor (10; 22; 82, 84; 91) eine reduzierte Dotierung an einem Peripheriebereich einer Chiprückseite aufweist. - Transistorbauelement nach einem der
Ansprüche 1 -11 , wobei der zweite Transistor (11; 21; 83, 85; 92) einen Unipolartransistor umfasst. - Transistorbauelement nach einem der
Ansprüche 1 -12 , wobei der zweite Transistor (11; 21; 83, 85; 92) einen Bipolartransistor umfasst. - Transistorbauelement nach einem der
Ansprüche 1 -13 , wobei das Halbleitermaterial mit hoher Bandlücke Siliziumcarbid umfasst. - Transistorbauelement nach einem der
Ansprüche 1 -14 , weiterhin umfassend eine Freilaufdiode (94), die zwischen den ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist. - Transistorbauelement nach einem der
Ansprüche 1 -15 , weiterhin umfassend eine Siliziumcarbiddiode, die zwischen den ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist. - Gleichstrom-Gleichstrom-Spannungswandler, umfassend mindestens einen Schalter (72), wobei der mindestens eine Schalter ein Transistorbauelement nach einem der
Ansprüche 1 -16 umfasst. - Gleichstrom-Gleichstrom-Spannungswandler nach
Anspruch 17 , wobei der Schalter (72) mit einem Transformator (73) gekoppelt ist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017105713.7A DE102017105713B4 (de) | 2017-03-16 | 2017-03-16 | Transistorbauelement |
JP2018046283A JP6679637B2 (ja) | 2017-03-16 | 2018-03-14 | トランジスタデバイス |
US15/921,893 US10404250B2 (en) | 2017-03-16 | 2018-03-15 | Transistor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017105713.7A DE102017105713B4 (de) | 2017-03-16 | 2017-03-16 | Transistorbauelement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017105713A1 DE102017105713A1 (de) | 2018-09-20 |
DE102017105713B4 true DE102017105713B4 (de) | 2018-11-22 |
Family
ID=63372295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017105713.7A Active DE102017105713B4 (de) | 2017-03-16 | 2017-03-16 | Transistorbauelement |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10404250B2 (de) |
JP (1) | JP6679637B2 (de) |
DE (1) | DE102017105713B4 (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112805830A (zh) | 2019-04-01 | 2021-05-14 | 富士电机株式会社 | 半导体模块 |
CA3137719A1 (en) | 2019-04-25 | 2020-10-29 | Magna International Inc. | Motor drive topologies for traction and charging in electrified vehicles |
US11057033B2 (en) * | 2019-06-25 | 2021-07-06 | Cree, Inc. | Hybrid power module |
EP4064547A1 (de) * | 2021-03-24 | 2022-09-28 | Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology S.L. | Mehrstufige stromwandlervorrichtung |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150348961A1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-12-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor Device and Electronic Device |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3149773B2 (ja) * | 1996-03-18 | 2001-03-26 | 富士電機株式会社 | 電流制限回路を備えた絶縁ゲートバイポーラトランジスタ |
US6037631A (en) * | 1998-09-18 | 2000-03-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Semiconductor component with a high-voltage endurance edge structure |
JP4091595B2 (ja) * | 2004-12-09 | 2008-05-28 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
JP2008270548A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | フォトカプラの駆動装置、電力変換装置およびフォトカプラの駆動方法 |
US20140185346A1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-03 | Eaton Corporation | Hybrid power devices and switching circuits for high power load sourcing applications |
JP5783997B2 (ja) * | 2012-12-28 | 2015-09-24 | 三菱電機株式会社 | 電力用半導体装置 |
JP6514338B2 (ja) * | 2015-08-20 | 2019-05-15 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置、パワーモジュール、電力変換装置、自動車および鉄道車両 |
-
2017
- 2017-03-16 DE DE102017105713.7A patent/DE102017105713B4/de active Active
-
2018
- 2018-03-14 JP JP2018046283A patent/JP6679637B2/ja active Active
- 2018-03-15 US US15/921,893 patent/US10404250B2/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150348961A1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-12-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor Device and Electronic Device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20180269872A1 (en) | 2018-09-20 |
JP2018164078A (ja) | 2018-10-18 |
US10404250B2 (en) | 2019-09-03 |
JP6679637B2 (ja) | 2020-04-15 |
DE102017105713A1 (de) | 2018-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0566639B1 (de) | Integrierte leistungsschalterstruktur | |
DE102008021672B4 (de) | Gatesteuerschaltung für einen Halbleitersperrschichttransistor mit großem Bandabstand | |
DE102014109475B4 (de) | Elektronische schaltung mit einem rückwärts leitenden igbt und einer gate-ansteuerschaltung | |
DE102014111360B4 (de) | Halbleiterbauelement und elektronische schaltung zum schalten von hohen spannungen | |
DE102013217176B4 (de) | Schaltungsanordnung mit einem ersten Halbleiterbauelement und mit mehreren zweiten Halbleiterbauelementen | |
DE68913334T2 (de) | Synchroner Gleichrichter. | |
DE102017105713B4 (de) | Transistorbauelement | |
DE102008050495B4 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE102015104504B4 (de) | Grabentransistorbauelement | |
DE60319899T2 (de) | Doppeldiffundierter MOSFET | |
DE112019000544B4 (de) | Halbleitervorrichtung und leistungswandlungsvorrichtung | |
DE112012006885T5 (de) | Schaltvorrichtung zum Stromrichten und Stromrichtvorrichtung | |
DE102019214213A1 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE112016006255T5 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE102014111062A1 (de) | Hochspannungshalbleiterschalter und verfahren zum schalten von hochspannungen | |
DE102014110985A1 (de) | MOSFET-Treibervorrichtung | |
DE112012006441B4 (de) | Bipolartransistor vom Isolierschichttyp | |
DE102016112019A1 (de) | Leistungshalbleitervorrichtung mit vollständig verarmten Kanalregionen | |
DE102013112831B4 (de) | Ladungskompensations-Halbleiterbauelement | |
DE102017105712A1 (de) | Transistorbauelement | |
DE102014103561A1 (de) | Einstellbares transistorbauelement | |
WO2000060670A2 (de) | Integrierte halbleitervorrichtung mit einem lateralen leistungselement | |
DE102010051478A1 (de) | CMOS-kompatibler lateraler MOSFET mit niedriger Gate-Charge | |
DE102009028049B3 (de) | Leistungshalbleiterbauelement mit Potenzialsonde, Leistungshalbleiteranordnung mit einem eine Potenzialsonde aufweisenden Leistungshalbleiterbauelement und Verfahren zum Betrieb eines Leistungshalbleiterbauelements mit einer Potenzialsonde | |
DE102006062077B4 (de) | Halbleitervorrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R082 | Change of representative |