2000 Fiscal Year Annual Research Report
レーザプローブによる大容量パワーデバイスの超高速ターンオン制御
Project/Area Number |
11450108
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Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
Principal Investigator |
安岡 康一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (00272675)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井深 真治 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (70262277)
石井 彰三 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40016655)
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Keywords | パワーデバイス / 赤外レーザプローブ / 高速ターンオン / キャリア挙動 / PINダイオード / デバイスシミュレータ |
Research Abstract |
平成12年度では、前年度に開発した赤外レーザプローブによる測定システムをさらに高速高分解能化して、パワーデバイス内部のキャリア挙動測定方式を確立した。これによってナノセカンド応答の高速時空間分解データを得ることが出来るようになり、シミュレーション結果との本格的対比が可能になった。以下研究実績を項目別に述べる。 第一に、測定系では数十nsでターンオンするときのキャリア変化を計測可能とする数nsの時間分解能と、厚さ数百μmのデバイス内を位置分解測定するため数十μmの空間分解能が求められることを示し、ガウシアンビーム軌道計算、高速ディテクタの利用などを進め、最終的に空間分解能35μm、時間分解能5.1nsを有するシステムとした。 第二に、YAGレーザをシリコンウェハーに照射したときに生成される光励起キャリアを測定し、10^<18>cm^<-3>のキャリアが約50nsで生成される様子を明らかにした。このキャリア生成過程は計算結果とよい一致を示し、高速キャリア変化を計測できるシステムであることを実証した。高圧用PiNダイオードに矩形波状のパルス電流を通電してアノードカソード間のキャリア分布変化を計測した。シミュレーションとの比較検討を行った結果、すり鉢状の密度分布を観測し、p+層、n+層付近のキャリア密度はそれぞれ10^<17>cm^<-3>、nベース層が10^<16>cm^<-3>の低密度状態にあることを示し、又、密度の増加傾向もよく一致していることがわかった。 第三に、逆バイアス状態のPiNダイオードにパルスYAGレーザ光を照射することでオン状態とする高速光トリガスイッチの研究を進めた。逆バイアス電圧35V、YAGレーザ出力6.0mJにおいて50nsの高速ターンオン時間が得られ、どの空間位置でも一様に10^<18>cm^<-3>程度のキャリアが生成されていることを始めて明らかにし、パワーデバイスのスイッチング過程でのキャリア挙動計測と制御に成功した。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] 石井彰三: "パルスパワー技術とパワーデバイスの果たす役割"第14回SIデバイスシンポジウム. SSID-01-4〜9. 39-43 (2001)
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[Publications] 安岡康一: "赤外レーザによるパワー用PINダイオードの過渡キャリア計測"Proceedings of National Institute for Fusion Science. NIFS. (2001)
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[Publications] 石井彰三: "Pulsed Power Application assisted by Power Semiconductor Devices"The 13^<th> International Symposium on Power Semiconductor Devices. ISPSD'1. (2001)
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[Publications] 前田直人: "赤外レーザプローブによる半導体内キャリア密度の計測"電気学会基礎・材料・共通部門大会,17-3. 381 (2000)
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[Publications] 前田直人: "赤外レーザによるパワーデバイス内のキャリア測定"電気学会プラズマ研究会資料. PST-00-36. 1-5 (2000)
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[Publications] 須田光則: "大電力パワーデバイスの高速ターンオン特性評価システム"電気学会プラズマ研究会資料. EP-99-24. 31-36 (2000)