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电动汽车驱动
★ 4.0
用于抗ESD驱动应用的RESURF LDMOS器件的极高ESD失效电压
Extremely High ESD Failure Voltage of RESURF LDMOS Devices for ESD Resilient Driver Applications
| 作者 | Aakanksha Mishra · M. Monishmurali · B. Sampath Kumar · Shaik Ahamed Suzaad · Shubham Kumar · Kiran Pote Sanjay |
| 期刊 | IEEE Transactions on Electron Devices |
| 出版日期 | 2025年4月 |
| 技术分类 | 电动汽车驱动 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | LDMOS器件 静电放电 失效电压 RESURF注入 漂移区设计 |
语言:
中文摘要
本研究报告了横向扩散金属氧化物半导体（LDMOS）器件在传输线脉冲（TLP）特性中呈现出的极高静电放电（ESD）失效电压，同时探究了临界电压与细丝形成之间的关联。高失效电压能在高压（HV）输入/输出应用中为过电压应力提供额外保护，从而使器件对ESD损伤具备更强的抵抗力。本文详细研究了漂移区存在降低表面电场（RESURF）注入的LDMOS器件的ESD行为。此外，通过测量和三维工艺及器件仿真（3 - D TCAD），探讨了影响RESURF LDMOS器件高失效电压的漂移区设计和电场工程方法。
English Abstract
This work reports an extremely high ESD failure voltage in the transmission line pulse (TLP) characteristics of the laterally diffused metal-oxide-semiconductor (LDMOS) devices, while investigating a correlation between the critical voltage and filament formation. A high failure voltage enables an additional immunity to ESD damage by providing extra protection against the overvoltage stress in high-voltage (HV) I/O applications. The ESD behavior of LDMOS devices in the presence of reduced surface field (RESURF)-implant in the drift region is investigated in detail. Furthermore, an approach to drift region design and electric field engineering that affects this high failure voltage in RESURF LDMOS devices is discussed, using measurement and 3-D TCAD simulation.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看，这项关于RESURF LDMOS器件超高ESD（静电放电）失效电压的研究具有重要的应用价值。在光伏逆变器和储能系统中，功率半导体器件是核心部件，其可靠性直接影响整机性能和寿命。LDMOS器件因其优异的高压特性，已广泛应用于我司逆变器的驱动电路和高压I/O接口中。
该研究通过RESURF（减小表面场）技术优化漂移区设计，显著提升了器件的ESD耐受能力。这对阳光电源产品具有三重价值：首先，在光伏逆变器面临雷击、电网浪涌等恶劣工况时，更高的ESD失效电压意味着更强的过压保护能力，可减少器件损坏率，降低售后维护成本；其次，对于户外应用的储能系统和充电桩产品，增强的ESD防护能力能够提升系统在复杂电磁环境下的可靠性；第三，该技术可能允许简化外围保护电路设计，优化系统成本和功率密度。
从技术成熟度评估，该研究基于TLP测试和3D TCAD仿真验证，方法论扎实，但距离产业化应用仍需关注几个关键点：一是RESURF工艺与我司现有供应链的兼容性，二是在实际工作温度范围（-40℃至85℃）下的性能稳定性，三是与碳化硅等新一代功率器件的技术路线协同。
建议与关键供应商合作开展应用验证，特别是在1500V高压光伏系统和大容量储能变流器中进行可靠性测试，评估该技术对提升产品差异化竞争力的实际贡献，为下一代高可靠性电力电子平台的开发提供技术储备。