該器件的典型應(yīng)用如圖1所示，該應(yīng)用使用硅作為襯底I，高阻導(dǎo)電區(qū)7的摻雜為N型輕摻雜，加速柵極重?fù)诫s區(qū)15的摻雜為N型重?fù)诫s，接地?fù)诫s區(qū)16為P型中等濃度摻雜，高阻導(dǎo)電區(qū)7，加速柵極重?fù)诫s區(qū)15，接地?fù)诫s區(qū)16的材質(zhì)均為多晶硅。當(dāng)器件處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，陽(yáng)極13電壓為高，柵極11、陰極5電壓為低，此時(shí)需要將加速柵極9置為同陽(yáng)極13—樣的高壓電平，將接地電極17接地。此時(shí)電場(chǎng)加強(qiáng)單元20內(nèi)部的加速柵極重?fù)诫s區(qū)15，高阻耐壓區(qū)7，接地?fù)诫s區(qū)16將構(gòu)成一個(gè)反偏的PiN二極管，高阻耐壓區(qū)7被耗盡，電流將不會(huì)從加速柵極9流到接地電極17。同傳統(tǒng)LIGBT耐壓機(jī)理一樣，此時(shí)本發(fā)明器件也處于截止阻斷狀態(tài)。而如果使用高介電常數(shù)作為絕緣介質(zhì)6，由于高介電常數(shù)材料的電場(chǎng)調(diào)整效應(yīng)，使得本發(fā)明器件漂移區(qū)勢(shì)能分布更加均勻，所以其耐壓較傳統(tǒng)穿通型LIGBT還能有所提高。
[0035]當(dāng)柵極11為高時(shí)，連接漂移區(qū)2和陰極5的導(dǎo)電溝道將在溝道區(qū)3形成，器件將進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，同傳統(tǒng)功率LIGBT—樣，本發(fā)明器件將存在漂移區(qū)大注入效應(yīng)，所以導(dǎo)電模式為電子空穴雙子導(dǎo)電。在本發(fā)明器件導(dǎo)通期間，需要加速柵極9和接地電極17置為地電位或負(fù)電位，此時(shí)接地?fù)诫s區(qū)16，高阻導(dǎo)電區(qū)7，以及加速柵極重?fù)诫s區(qū)15均為地電位或負(fù)電位，電場(chǎng)加強(qiáng)單元20將發(fā)揮作用，此時(shí)電場(chǎng)加強(qiáng)單元20將在漂移區(qū)2內(nèi)部引入一個(gè)始于陽(yáng)極13，經(jīng)過(guò)漂移區(qū)2和緩沖區(qū)14，以及絕緣介質(zhì)6，終止于接地?fù)诫s區(qū)16，高阻導(dǎo)電區(qū)7，加速柵極重?fù)诫s區(qū)15的電場(chǎng)，該電場(chǎng)將使得更多的空穴載流子在電場(chǎng)力作用下從陽(yáng)極13移動(dòng)到漂移區(qū)2的表面，且由于電場(chǎng)加強(qiáng)單元20覆蓋于漂移區(qū)2、緩沖區(qū)14的表面可延伸至與陽(yáng)極13或溝道區(qū)3部分在漂移區(qū)2上表面所在平面上的投影重疊，所以除原本的來(lái)自陽(yáng)極的大注入以外，在該電場(chǎng)加強(qiáng)單元20的作用下，整個(gè)漂移區(qū)2以及緩沖區(qū)14表面的空穴載流子濃度被大幅度提高，大注入效應(yīng)被顯著加強(qiáng)，電子載流子濃度也相應(yīng)得到提高，電流密度也被提高。使得本發(fā)明器件的導(dǎo)通電流將明顯高于傳統(tǒng)LIGBT器件。傳統(tǒng)LIGBT的大注入效應(yīng)依賴(lài)陽(yáng)極13的P+中空穴向N-漂移區(qū)2的自然擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明是在自然擴(kuò)散的基礎(chǔ)上，添加電場(chǎng)加強(qiáng)單元20使得來(lái)自陽(yáng)極13擴(kuò)散到N-漂移區(qū)2中的空穴密度顯著增高。
[0036]當(dāng)本發(fā)明器件由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止時(shí)，柵極11先由高變低，但加速柵極9仍然為低，此時(shí)溝道區(qū)3的導(dǎo)電溝道消失，就傳統(tǒng)LIGBT而言，由于漂移區(qū)中存在非平衡電子載流子，導(dǎo)致陽(yáng)極出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的拖尾電流。而在本發(fā)明的器件中，由于電場(chǎng)加強(qiáng)單元20的存在，且此時(shí)加速柵極9的電壓仍然為低，使得漂移區(qū)2中的空穴濃度保持為高，所以漂移區(qū)中的非平衡電子載流子將在一個(gè)非常短的時(shí)間內(nèi)迅速被漂移區(qū)2中的大量空穴載流子中和。然后立即由外圍驅(qū)動(dòng)電路將加速柵極9的電壓迅速提高到器件截止時(shí)的陽(yáng)極電壓，由于加速柵極9和陽(yáng)極引出線(xiàn)10將存在一個(gè)寄生電容，且加速柵極重?fù)诫s區(qū)15靠近陽(yáng)極的邊緣與陽(yáng)極13在漂移區(qū)2上表面所在平面上的投影相切或部分重疊，所以加速柵極9上電壓的迅速提升將通過(guò)寄生電容耦合到陽(yáng)極引出線(xiàn)10上，使得陽(yáng)極引出線(xiàn)10的電壓完全跟蹤加速柵極9的電壓從而使得器件被快速關(guān)閉，徹底解決傳統(tǒng)LIGBT器件關(guān)斷慢的問(wèn)題。
[0037]以下為更具體的實(shí)施例。
[0038]實(shí)施例1:
[0039]參見(jiàn)圖1，圖8，圖9。本實(shí)施例使用P-作為襯底(I)，使用N-作為漂移區(qū)(I)，P+作為陽(yáng)極(13)，N作為緩沖區(qū)(14)，P作為溝道區(qū)(3)，N+作為陰極(5)，P+作為歐姆接觸重?fù)诫s區(qū)
(4)。電場(chǎng)加強(qiáng)單元20設(shè)置于漂移區(qū)2、緩沖區(qū)14表面，其中N-或P-多晶硅作為高阻導(dǎo)電區(qū)
(7)，N+多晶硅作為加速柵極重?fù)诫s區(qū)(15)，加速柵極(9)與加速柵極重?fù)诫s區(qū)(15)直接接觸，接地?fù)诫s區(qū)(16)為P型中等濃度摻雜。
[0040]當(dāng)器件處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，陽(yáng)極13電壓為高，柵極11、陰極5電壓為低，此時(shí)需要將加速柵極9置為同陽(yáng)極13—樣的高壓電平，將接地電極17接地。加速柵極重?fù)诫s區(qū)15，高阻耐壓區(qū)7，接地?fù)诫s區(qū)16將構(gòu)成一個(gè)反偏的PiN 二極管，高阻耐壓區(qū)7被耗盡，電流將不會(huì)從加速柵極9流到接地電極17。同傳統(tǒng)LIGBT耐壓機(jī)理一樣，此時(shí)本發(fā)明器件也處于截止阻斷狀態(tài)。而如果使用高介電常數(shù)作為絕緣介質(zhì)6，由于高介電常數(shù)材料的電場(chǎng)調(diào)整效應(yīng)，使得本發(fā)明器件漂移區(qū)勢(shì)能分布更加均勻，所以其耐壓較傳統(tǒng)穿通型LIGBT還能有所提高。
[0041]當(dāng)柵極11為高時(shí)，連接漂移區(qū)2和陰極5的導(dǎo)電溝道將在溝道區(qū)3形成，器件將進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，同傳統(tǒng)功率LIGBT—樣，本發(fā)明器件將存在漂移區(qū)大注入效應(yīng)，所以導(dǎo)電模式為電子空穴雙子導(dǎo)電。在本發(fā)明器件導(dǎo)通期間，需要加速柵極9和接地電極17置為地電位，此時(shí)由于接地?fù)诫s區(qū)16，高阻導(dǎo)電區(qū)7，加速柵極重?fù)诫s區(qū)15的電位低于陽(yáng)極13的電壓，且由于電場(chǎng)加強(qiáng)單元20覆蓋于漂移區(qū)2、緩沖區(qū)14的表面，可延伸至與陽(yáng)極13或溝道區(qū)3部分在漂移區(qū)2上表面所在平面上的投影重疊，所以將在漂移區(qū)2內(nèi)部引入一個(gè)始于陽(yáng)極13，經(jīng)過(guò)漂移區(qū)2和緩沖區(qū)14，終止于接地?fù)诫s區(qū)16，高阻導(dǎo)電區(qū)7，加速柵極重?fù)诫s區(qū)15的電場(chǎng)，該電場(chǎng)將使得更多的空穴載流子從陽(yáng)極13在電場(chǎng)力作用下移動(dòng)到漂移區(qū)2的表面，所以除原本的來(lái)自陽(yáng)極的大注入以外，在電場(chǎng)加強(qiáng)單元20的作用下，其漂移區(qū)空穴載流子濃度被大幅度提高，大注入效應(yīng)被顯著加強(qiáng)，電子載流子濃度也相應(yīng)得到提高，電流密度也被提高。使得本發(fā)明器件的導(dǎo)通損耗將明顯低于傳統(tǒng)LIGBT器件。
[0042]當(dāng)本發(fā)明器件由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止時(shí)，柵極11先由高變低，但加速柵極9仍然為低，此時(shí)溝道區(qū)3的導(dǎo)電溝道消失，就傳統(tǒng)LIGBT而言，由于漂移區(qū)中存在非平衡電子載流子，導(dǎo)致陽(yáng)極出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的拖尾電流。而在本發(fā)明的器件中，由于電場(chǎng)加強(qiáng)單元20的存在，且此時(shí)加速柵極9的電壓仍然為低，使得漂移區(qū)2中的空穴濃度保持為高，所以漂移區(qū)中的非平衡電子載流子將在一個(gè)非常短的時(shí)間內(nèi)迅速被漂移區(qū)2中的大量空穴載流子中和。然后立即由外圍驅(qū)動(dòng)電路將加速柵極9的電壓迅速提高到器件截止時(shí)的陽(yáng)極電壓，由于加速柵極9和陽(yáng)極引出線(xiàn)10將存在一個(gè)寄生電容，且加速柵極重?fù)诫s區(qū)15靠近陽(yáng)極的邊緣與陽(yáng)極13在漂移區(qū)2上表面所在平面上的投影相切或部分重疊，所以加速柵極9上電壓的迅速提升將通過(guò)寄生電容耦合到陽(yáng)極引出線(xiàn)10上，使得陽(yáng)極引出線(xiàn)10的電壓完全跟蹤加速柵極9的電壓從而使得器件被快速關(guān)閉，而接地電極17則無(wú)論在器件導(dǎo)通還是截止?fàn)顟B(tài)下，都始終為地電平。
[0043]實(shí)施例2:
[0044]參見(jiàn)圖2。本實(shí)施例使用P-作為襯底(I)，使用N-作為漂移區(qū)(I)，P+作為陽(yáng)極(13)，N作為緩沖區(qū)(14)，P作為溝道區(qū)(3)，N+作為陰極(5)，P+作為歐姆接觸重?fù)诫s區(qū)(4)。電場(chǎng)加強(qiáng)單元20設(shè)置于漂移區(qū)2、緩沖區(qū)14表面，其中輕摻雜的N-或P-多晶硅作為高阻導(dǎo)電區(qū)
(7)，加速柵極重?fù)诫s區(qū)(15)和接地?fù)诫s區(qū)(16)則分別使用同高阻導(dǎo)電區(qū)(7)摻雜類(lèi)型相同的重?fù)诫s和中摻雜多晶硅，加速柵極(9)和接地電極(17)分別設(shè)置于高阻導(dǎo)電區(qū)(7)靠近柵極(11)和陽(yáng)極(10)的兩側(cè)。
[0045]當(dāng)器件處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，加速柵極(9)置為同陽(yáng)極(10)—樣的高電位，少量電流將從柵極(9)通過(guò)高阻導(dǎo)電區(qū)(7)流到接地電極(17)，此時(shí)高阻導(dǎo)電區(qū)(7)將形成一個(gè)電阻場(chǎng)板，使得漂移區(qū)勢(shì)能均勻分布，從而減小對(duì)絕緣介質(zhì)(6)的介電常數(shù)的依賴(lài)。本實(shí)施例中同樣利用電場(chǎng)加強(qiáng)單元20配合外圍驅(qū)動(dòng)來(lái)提升器件性能，器件導(dǎo)通和導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止的機(jī)理效果則同實(shí)施例1完全一致。本實(shí)施例由于在使用的是高阻導(dǎo)電區(qū)(7)，加速柵極重?fù)诫s區(qū)
(15)和接地?fù)诫s區(qū)(16)中使用了同種摻雜類(lèi)型，如果和實(shí)施例1使用相同的驅(qū)動(dòng)方式，盡管在器件截止時(shí)會(huì)存在漏電的問(wèn)題，但工藝較實(shí)施例1更為簡(jiǎn)單。另一方面，也可以通過(guò)改變加速柵極(9)的驅(qū)動(dòng)方式來(lái)避免漏電流，當(dāng)器件導(dǎo)通時(shí)，加速柵極(9)電壓為低，當(dāng)器件從導(dǎo)通到關(guān)閉時(shí)，加速柵極(9)驅(qū)動(dòng)電壓將由低變高，但是一旦器件完全關(guān)閉，加速柵極(9)則變?yōu)楦咦钁B(tài)。通過(guò)這種方式，器件截止時(shí)將不會(huì)有漏電流，但增加了外圍驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜度。
[0046]實(shí)施例3:
[0047]參見(jiàn)圖3。本實(shí)施例使用P-作為襯底(I)，使用N-作為漂移區(qū)(I)，P+作為陽(yáng)極(13)，N作為緩沖區(qū)(14)，P作為溝道區(qū)(3)，N+作為陰極(5)，P+作為歐姆接觸重?fù)诫s區(qū)(4)。電場(chǎng)加強(qiáng)單元20設(shè)置于漂移區(qū)2、緩沖區(qū)14表面，輕摻雜的N-或P-單晶硅作為高阻導(dǎo)電區(qū)(7)，加速柵極重?fù)诫s區(qū)(15)同高阻導(dǎo)電區(qū)(7)摻雜類(lèi)型相同的重?fù)诫s單晶硅，加速柵極(9)設(shè)置于高阻導(dǎo)電區(qū)(7)靠近陽(yáng)極(10)的一側(cè)。