复旦大学提出一种具有温度传感功能的低导通损耗双极晶体管

针对未来智慧功率器件和模组中需要集成实时温度传感功能的需求，团队提出了一种具有空穴通道和温度传感功能的低导通损耗的新型载流子存储沟槽栅双极晶体管(HP-CSTBT)。

在该结构中，假栅被深p阱包围，浮p区中的n+区域外接传感电极，通过引入反向p-n结实现实时温度传感。这种设计也有助于减轻沟槽底部的电场，还可以对载流子存储(CS)层进行高浓度掺杂，以获得较低的开态电压(Von)，从而提高空穴阻挡能力。

在关断过程中，假栅周围的p阱可以作为空穴通道，以减少关断损耗(EOFF)。仿真结果表明，与传统CSTBT相比，在相同的Von下，关断下降时间(tf)和EOFF分别降低了68.7%和52.3%。

该论文所提出的HP-CSTBT为电力电子实时温度传感提供了一种有效可行的方法。该器件结构简单，成本低，与现有工艺完全兼容，具有很好的实际应用潜力。

相关论文成果以“A Low Conduction Loss IGBT With Hole Path and Temperature Sensing”为题发表在集成电路电子器件领域著名期刊《IEEE Transactions on Electron Devices》上。

本研究由复旦大学与嘉善复旦研究院共同完成，复旦大学博士研究生徐航为第一作者，嘉善复旦研究院特聘专家、复旦大学新一代集成电路技术集成攻关大平台助理研究员杨雅芬老师为通讯作者。

图1：(a)提出的HP-CSTBT和(b)传统CSTBT器件的结构示意图。

图2：(a)短路特性。(b)短路过程传感电流随时间的变化。(c)器件实时最高温度和传感计算温度。

图3：(a)HP-CSTBT和传统CSTBT的VON和EOFF之间的权衡关系。(b) 传统CSTBT和HP-CSTBT的转移特性曲线。

审核编辑：刘清