RESURF技术解析：新型高电压器件的表面场降低原理

"RESURF原理介绍 - 功率器件如LIGBT、LDMOS、IGBT、MOS的工作原理" 在电力电子领域，RESURF（REduced Surface Field）技术是一种用于高电压器件设计的重要原理，特别是对于IGBT（绝缘栅双极晶体管）和其他功率半导体器件如LIGBT、LDMOS和MOSFET来说，它能显著提高设备性能并降低表面电场强度，从而提高耐压能力。 **RESURF技术的起源与作用** RESURF技术由J.A. Appels和H.M.J. Vaes在Philips Research Laboratories提出，其主要目标是通过特殊结构设计来改善高电压器件的电气特性。在传统高电压器件中，电场集中在器件表面，导致局部电场强度过高，可能引发器件击穿。而RESURF技术通过改变电场分布，将高电场区域转移至更深层，降低了表面电场，提高了器件的可靠性。 **基本结构** 一个典型的RESURF器件由高阻P型衬底、在其上生长的N型 epitaxial层以及两侧的P型扩散区构成。这形成了两个部分的二极管结构：一个是水平的P-N结，另一个是垂直的P-i-N结。水平结的击穿电压较高，因为有高阻衬底的支持，而垂直结的击穿电压则由epitaxial层的掺杂浓度决定。通过优化这些参数，可以实现更高的耐压和更低的漏电流。 **电场分布的改变** 在薄的epitaxial层中，由于表面效应，电场强度在表面区域尤为强烈。而在RESURF结构中，通过在P型和N型层之间创建一个耗尽区，可以有效地扩散电荷，从而在表面附近形成一个低电场区域。这种耗尽区的扩展可以显著降低表面电场，提高器件的耐高压能力。 **应用与优势** 采用RESURF技术的IGBT和其他功率器件能够实现更高的工作电压，同时保持较低的开关损耗和更好的热稳定性。这对于电动汽车、风力发电、太阳能逆变器等需要大功率转换的应用来说至关重要。此外，由于表面电场的减少，器件的寿命也得以延长，降低了故障率。 **总结** RESURF技术是功率器件设计中的一个重要概念，通过重新设计器件结构，优化电场分布，可以提高器件的耐压性能和整体效率。对于IGBT等功率半导体而言，这一技术的应用极大地推动了电力电子领域的技术进步，使得高电压、大功率应用更加可靠和高效。