Abstract
結合金氧半電晶體絕緣閘的高輸出阻抗及雙極性電晶體導電度調變特性，絕緣閘雙極性電晶體具有簡單閘極驅動及高輸出電流密度的雙重優點。雖然其克服了功率金氧半電晶體高導通電阻及功率雙極性電晶體電流驅動的缺點，然而卻有寄生閘流體導通所引起的閂鎖現象，使得閘極失去控制電流的能力，最終導致元件的破壞。由於絕緣閘雙極性電晶體是一個開關切換元件，因此閂鎖電流及順向耐壓的提高，將使得元件安全操作範圍增大。在這篇論文中，設計了一些少數載子旁路及少數載子分路來分散電洞流，實驗的結果顯示，這兩者確實能提高閂鎖電流，然而卻必須付出較高導通電阻的代價。在線性單元的絕緣閘雙極性電晶體設計了不同的多晶矽閘極寬度，實驗及模擬的結果顯示在同單元大小的元件單元中，多晶矽閘極的面積較小者有較高的閂鎖電流。我們也設計了一些幾何形狀不同的基本單元並聯成為絕緣閘雙極性電晶體，實驗的結果顯示，在同單元大小的元件單元中，多晶矽閘極的面積與射極下方的並聯電阻的乘積愈小，閂鎖電流愈高。對於切換速度較快的梯型閘極絕緣閘雙極性電晶體，實驗及模擬結果均顯示其能提昇靜態閂鎖電流，其原因即在於累積層電阻的增加影響電子流的均勻，進而影響到電洞流的流向分佈，使得電洞流在多晶矽閘極下減少，而提昇閂鎖電流。隨著通道離子佈植劑量的降低，射極的長度已經不是那麼重要，因為電阻完全被通道處的射極下方的電阻所主宰。在順向耐壓方面，我們在許多二極體設計了場板及浮動場環，以求其最佳耐壓設計，實驗結果顯示，多層級場板及浮動場環的結合的確有良好的分散電場效果，使得其耐壓甚至能夠提昇到1000V以上。