【摘 要】
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波状p基区GCT(CP-GCT)器件是基于传统的非对称GCT(A-GCT)改进的一种大功率半导体器件。采用这种波状p基区结构，可极大地提高单个GCT器件的功率容量，扩大其安全工作区，使得实际应
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波状p基区GCT(CP-GCT)器件是基于传统的非对称GCT(A-GCT)改进的一种大功率半导体器件。采用这种波状p基区结构，可极大地提高单个GCT器件的功率容量，扩大其安全工作区，使得实际应用不再需要多个GCT器件的串并联。所以，研究CP-GCT器件的工作机理和特性对开发高压、大容量IGCT器件意义重大。
本文首先利用ISE-TCAD软件研究了波状p基区GCT(CP-GCT)器件的工作机理，然后以4.5kV CP-GCT为例，对CP-GCT器件在常温和高温下的动、静态特性进行了分析与模拟，提取了优化设计的结构参数。最后对CP-GCT器件的制作工艺进行了分析与设计。主要研究内容如下：
第一，根据CP-GCT器件的结构特点，利用ISE软件模拟了器件在导通期间的载流子分布和阻断状态下的二维电场分布，以及开关过程中载流子的运动轨迹。通过与传统的A-GCT器件进行对比分析，揭示了CP-GCT器件的工作机理。
第二，利用ISE-TCAD软件模拟了CP-GCT器件的静、动态特性，分析关键结构参数变化对器件各项特性的影响。结果表明，由于CP-GCT器件采用了波状p基区，使其导通特性和开关特性优于传统的A-GCT器件，且关断过程电流的均匀性明显得到改善，只是阻断电压稍有下降。并且，当波纹宽度一定时，随着p+基区的减小，波纹高度增加，通态压降减小，但关断损耗增加，阻断电压下降。
第三，分析了CP-GCT器件在高温下的各项特性，讨论了温度变化对器件特性的影响，提取了满足4.5kV特性要求的优化设计的结构参数。高温特性分析表明，CP-GCT器件导通和开通特性优于A-GCT器件。波纹高度越高，通态压降减小，阻断电压下降，器件的开通变快，但是关断变慢，关断时的拖尾电流增大。
最后，研究了CP-GCT的制作工艺。根据4.5kV CP-GCT的结构参数，设计了具体的工艺流程。利用ISE-TCAD软件进行了工艺模拟，分析了前后道工艺之间的相互影响，并对工艺模拟结果进行了验证。
本文的研究结果对大功率GCT器件的设计和开发有一定的指导作用和参考价值。
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