This paper presents driving circuits technology to enable high speed drive of MOSFET, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) and SIT(Static Induction Transistor). In addition to, it demonstrates application circuits(high frequency resonant type inverters, ultrasonic power supply etc.) using the, developing drive circuits.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.33
no.2
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pp.109-113
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2020
A power device is a component used as a switch or rectifier in power electronics to control high voltages. Consequently, power devices are used to improve the efficiency of electric-vehicle (EV) chargers, new energy generators, welders, and switched-mode power supplies (SMPS). Power device designs, which require high voltage, high efficiency, and high reliability, are typically based on MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) and IGBT (insulated-gate bipolar transistor) structures. As a unipolar device, a MOSFET has the advantage of relatively fast switching and low tail current at turn-off compared to IGBT-based devices, which are built on bipolar structures. A superjunction structure adds a p-base region to allow a higher yield voltage due to lower RDS (on) and field dispersion than previous p-base components, significantly reducing the total gate charge. To verify the basic characteristics of the superjunction, we worked with a planar type MOSFET and Synopsys' process simulation T-CAD tool. A basic structure of the superjunction MOSFET was produced and its changing electrical characteristics, tested under a number of environmental variables, were analyzed.
O, Jae-Geun;Kim, Du-Yeong;Han, Min-Gu;Choe, Yeon-Ik
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers C
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v.49
no.2
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pp.73-77
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2000
A dual-gate SOI SA-LIGBT (shorted-anode lateral insulated gate bipolar transistor) which eliminates the snapback effectively is proposed and verified by numerical simulation. The elimination of the snapback in I-V characteristics is obtained by initiating the hole injection at low anode voltage by employing a dual gate and a floating electrode in the proposed device. For the proposed device, the snapback phenomenon is completely eliminate, while snapback of conventional SA-LIGBT occurs at anode voltage of 11 V. Also, the drive signals of two gates have same polarity by employing the floating electrode, thereby requiring no additional power supply.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.13
no.5
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pp.371-375
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2000
In this paper a new conductivity modulated power transistor called the Lateral Insulated Gated Bipolar Transistor which included n+ ring and p-channel gate is presented. A new lateral IGBT structure is proposed to suppress latch-up and to improve turn off time by imploying n+ ring and p-channel gate and verified by MEDICI. The simulated I-V characteristics at $V_{G}$=15V show that the latch up occurs at $V_{A}$=18V and 6.9$\times$10$^{-5}$ A/${\mu}{\textrm}{m}$ for the proposed LIGBT while the conventional LIGBT latches at $V_{A}$=1.3V and 1.96${\mu}{\textrm}{m}$10$^{-5A}$${\mu}{\textrm}{m}$. It is shown that turn off characteristic of new LIGBT is 8 times than that of conventional LIGBT. And noble LIGBT is not n+ buffer layer because that It includes p channel gate and n+ ring. Therefore Mask for the buffer layer isn’t needed. The concentration of n+ ring is and the numbers of n+ ring and p channel gate are three for the optimal design.n.n.n.n.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.25
no.4
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pp.266-269
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2012
The most recently IGBT (insulated gate bipolar mode transistor) devices are in the most current conduction capable devices and designed to the big switching power device. Use this number of the devices are need to high voltage and low on-state voltage drop. And then in this paper design of field stop IGBT is insert N buffer layer structure in NPT planar IGBT and optimization design of field stop IGBT and trench field stop IGBT, both devices have a comparative analysis and reflection of the electrical characteristics. As a simulation result, trench field stop IGBT is electrical characteristics better than field stop IGBT.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.33
no.2
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pp.105-108
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2020
In this study, experiments and simulations were conducted for a 1,200-V-class trench Si insulated-gate bipolar transistor (IGBT) with a small cell pitch below 2.5 ㎛. Presently, as a power device, the 1,200-V-class trench Si IGBT is used for automotives including electric vehicles, hybrid electric vehicles, and industrial motors. We obtained a breakdown voltage of 1,440 V, threshold of 6 V, and state voltage drop of 1.75 V. This device is superior to conventional IGBTs featuring a planar gate. To derive its electrical characteristics, we extracted design and process parameters. The cell pitch was 0.95 ㎛ and total wafer thickness was 140 ㎛ with a resistivity of 60 Ω·cm. We will apply these results to achieve fine-pitch gate power devices suitable for electrical automotive industries.
This paper presents a new Insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT) based on Non Punch Through(NPT) IGBT structure for power switching device. The proposed structure has adding N+ beside the P-base region of the conventional IGBT structure. The added n+ diffusion of the proposed device ensure device has faster turn-off time and lower forward conduction loss than the conventional IGBT structure. But, added n+ region can reduce th breakdown voltage and latching current density of the proposed device due to its high doping concentration. This problems can be overcome by using diverter on the right side of the device. In the simulation results, turn-off time of the proposed device is 0.3us and the on-state voltage drop is 3V. The results show that the proposed device has superior characteristic than conventional structure.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.25
no.4
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pp.247-252
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2012
IGBT (insulated gate bipolar transistor) has been widely used around the power industry as it has good switching performance and its excellent conductance. In order to reduce power loss during switch turn-on state, it is essential to reduce its resistance. However, trade off relationship between breakdown voltage and device conductance is the greatest obstacle on the way of improvement. Floating island structure is one of the solutions. Still, under optimized device condition for the best performance, improvement rate is negligible. Therefore, this paper suggests adding trench gate on floating island structure to eliminate JFET (junction field effect transistor) area to reduce resistance and activate floating island effect. Experimental result by 2D simulation using TCAD, shows 20% improvement of turn-on state voltage drop.
Standard Gate Turn Off (GTO) Thyristor drive technology results in inhomogeneous turn-on and turn-off transients which in turn needs costly dv/dt and di/dt snubber circuits. Added to this GTO is bulky in size, needs external cooling, slower switching time etc. The development of high voltage Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) have given new device advantage in the areas where they compete with conventional GTO technology. Indian Railway has developed first IGBT based traction converter and was commissioned in November 2006. Some of the supremacy of IGBT are smaller in size, no external cooling is required, built in power supply which enhances reliability, lower switching losses which leads to higher efficiency, reduced gate drive, high frequency operation in real time etc. These advantages are highlighted along with IGBT Traction system in operation.
Perez-Delgado, Raul;Velasco-Quesada, Guillermo;Roman-Lumbreras, Manuel
Journal of Power Electronics
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v.16
no.2
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pp.769-777
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2016
This work focuses on current sharing between punch-through insulated gate bipolar transistors (IGBTs) connected in parallel and evaluates the mechanisms that allow overall current balancing. Two different control strategies are presented. These strategies are based on the modification of transistor gate-emitter control voltage VGE by using an active gate driver circuit. The first strategy relies on the calculation of the average value of the current flowing through all parallel-connected IGBTs. The second strategy is proposed by the authors on the basis of a current cross reference control scheme. Finally, the simulation and experimental results of the application of the two current sharing control algorithms are presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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