플로팅 아일랜드 구조의 전력 MOSFET의 전기적 특성 분석

강이구

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자료유형: 학술저널

저자정보: 강이구

저널정보: 한국전기전자재료학회 전기전자재료학회논문지 전기전자재료학회논문지 제29권 제4호

발행연도: 2016.1

수록면: 199 - 204 (6page)

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본 논문에서는 범용구조의 전력 MOSFET의 문턱전압과 항복전압의 변화 없이 온 저항을 낮추기 위해서 범용구조를 갖는 전력 MOSFET의 구조에서 N 드리프트 영역에 P 플로팅 아일랜드 구조를 삽입한 플로팅 아일랜드 전력 MOSFET을 제안한 다음 그 전기적인 특성을 분석하였다. 특성을 분석한 결과, 플로팅 아일랜드 구조의 전계는 P 베이스와 N 드리프트에 삽입한 Floating Island에서 분산되므로 드리프트 영역의 도핑농도를 더 높일 수 있어 기존 전력 MOSFET의 항복전압은 유지하면서 온 저항이 줄어들게 되는 효율적인 구조임을 알 수 있었다. 또한 제안한 플로팅 아일랜드 구조를 설계한 결과, 플로팅 아일랜드 깊이의 경우 대략 N 드리프트 높이의 가운데 위치에서 가장 높은 항복전압을 얻을 수 있었으며, 플로팅 아일랜드 구조를 형성하기 위해서 N 드리프트 농도와 맞는 일정 이상의 농도가 필요하며 온 저항 개선 및 셀 피치(Cell pitch)에 맞게 플로팅 아일랜드 윈도우 너비가 필요한 것으로 확인되었으며, 이러한 영향을 고려하여 설계한 결과 제안한 구조에서의 최적 파라미터는 플로팅 아일랜드 깊이가 32μm, 농도가 ×1012cm-2이며, 윈도우 너비가 3μm였다. 이러한 최적의 변수를 가지고 설계한 다음 전기적 특성을 분석한 결과, 플로팅 아일랜드 전력 MOSFET의 항복전압은 723V, 온 저항이 0.108Ωcm2으로 기존의 전력MOSFET과 비교했을 때 항복전압의 변화 없이 온 저항을 24.5% 낮춘 값을 얻을 수 있었다. 따라서 전력 및 열 효율을 높이기 위해서 본 논문에서 제안한 플로팅 아일랜드 구조의 전력 MOSFET는 전기자동차를 포함한 여러 산업 분야에서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

#Power MOSFET #Floating Island #On-resistance #Breakdown Voltage #Power Devices

참고문헌 (6)

참고문헌 신청

심관필 / 2013 / 80 V급 저전력 반도체 소자의 관한 연구 / 전기전자재료학회논문지 26(3):190~193

홍영성 / 2012 / 600 V급 Super Junction MOSFET을 위한 Field Ring 설계의 관한 연구 / 전기전자재료학회논문지 25(4):276~281

P. J. Verlinden / 1994 / Progress in Photovolatic and Applications 2:143

C. Hu / 1984 / IEEE Transactions on Electron Devices ED-31:1693

T. S. Ma / 1992 / Solid-State Electronics 35:201

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