IGBT的基礎(chǔ)知識

1、IGBT的概念

IGBT，絕緣柵雙極型晶體管，是由(BJT)雙極型三極管和絕緣柵型場效應(yīng)管(MOS)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件, 兼有(MOSFET)金氧半場效晶體管的高輸入阻抗和電力晶體管(GTR)的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點。

2、IGBT的結(jié)構(gòu)

下圖為一個N溝道增強型絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu)， N+區(qū)稱為源區(qū)，附于其上的電極稱為源極(即發(fā)射極E)。N基極稱為漏區(qū)。器件的控制區(qū)為柵區(qū)，附于其上的電極稱為柵極(即門極G)。溝道在緊靠柵區(qū)邊界形成。在C、E兩極之間的P型區(qū)(包括P+和P-區(qū))(溝道在該區(qū)域形成)，稱為亞溝道區(qū)(Subchannel region)。而在漏區(qū)另一側(cè)的P+區(qū)稱為漏注入?yún)^(qū)(Drain injector)，它是IGBT特有的功能區(qū)，與漏區(qū)和亞溝道區(qū)一起形成PNP雙極晶體管，起發(fā)射極的作用，向漏極注入空穴，進(jìn)行導(dǎo)電調(diào)制，以降低器件的通態(tài)電壓。附于漏注入?yún)^(qū)上的電極稱為漏極(即集電極C)。

3、IGBT的工作原理

IGBT有N溝道型和P溝道型兩種，主流的N溝道IGBT的電路圖符號及其等效電路如下：

所以整個過程就很簡單：

當(dāng)柵極G為高電平時，NMOS導(dǎo)通，所以PNP的CE也導(dǎo)通，電流從CE流過。

當(dāng)柵極G為低電平時，NMOS截止，所以PNP的CE截止，沒有電流流過。

4、IGBT的優(yōu)點

IGBT晶體管具有更高的電壓和電流處理能力；極高的輸入阻抗；可以使用非常低的電壓切換非常高的電流；電壓控制裝置，即它沒有輸入電流和低輸入損耗；具有非常低的導(dǎo)通電阻；具有高電流密度，使其能夠具有更小的芯片尺寸；可以使用低控制電壓切換高電流電平。

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