了解IGBT，為你的設(shè)計(jì)添磚加瓦

來(lái)源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

什么是IGBT

所謂IGBT(絕緣柵雙極型晶體管），是由 BJT(雙極結(jié)型晶體三極管) 和 MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管) 組成的復(fù)合全控型-電壓驅(qū)動(dòng)式-功率半導(dǎo)體器件,其具有自關(guān)斷的特征。

簡(jiǎn)單講，是一個(gè)非通即斷的開(kāi)關(guān)，IGBT沒(méi)有放大電壓的功能，導(dǎo)通時(shí)可以看做導(dǎo)線(xiàn)，斷開(kāi)時(shí)當(dāng)做開(kāi)路。IGBT融合了BJT和MOSFET的兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，如驅(qū)動(dòng)功率小和飽和壓降低等。

而平時(shí)我們?cè)趯?shí)際中使用的IGBT模塊是由IGBT與FWD（續(xù)流二極管芯片）通過(guò)特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導(dǎo)體產(chǎn)品，具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點(diǎn)。

為什么要重視IGBT？

IGBT是能源轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，?a target="_blank">電力電子裝置的“CPU” 。采用IGBT進(jìn)行功率變換，能夠提高用電效率和質(zhì)量，具有高效節(jié)能和綠色環(huán)保的特點(diǎn)，是解決能源短缺問(wèn)題和降低碳排放的關(guān)鍵支撐技術(shù)。

IGBT的應(yīng)用領(lǐng)域

按電壓分布的應(yīng)用領(lǐng)域

IGBT各代之間的技術(shù)差異

要了解這個(gè)，我們先看一下IGBT的發(fā)展歷程。

工程師在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，需要一種新功率器件能同時(shí)滿(mǎn)足：·驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單,以降低成本與開(kāi)關(guān)功耗；通態(tài)壓降較低，以減小器件自身的功耗。

回顧他們?cè)?950-60年代發(fā)明的雙極型器件SCR,GTR和GTO通態(tài)電阻很??；電流控制，控制電路復(fù)雜且功耗大；1970年代推出的單極型器件VD-MOSFET通態(tài)電阻很大；電壓控制，控制電路簡(jiǎn)單且功耗??；因此到了1980年代，他們?cè)噲D把MOS與BJT技術(shù)集成起來(lái)的研究，導(dǎo)致了IGBT的發(fā)明。1985年前后美國(guó)GE成功試制工業(yè)樣品（可惜后來(lái)放棄）。自此以后， IGBT主要經(jīng)歷了6代技術(shù)及工藝改進(jìn)。

而經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展，我們清楚明白到，從結(jié)構(gòu)上看，IGBT主要有三個(gè)發(fā)展方向，分別是IGBT縱向結(jié)構(gòu)、IGBT柵極結(jié)構(gòu)和IGBT硅片加工工藝。而在這三個(gè)方面的改良過(guò)程中，廠(chǎng)商聚焦在降低損耗和降低生產(chǎn)成本兩個(gè)方面。

在一代代工程師的努力下，IGBT芯片在六代的演變過(guò)程中，經(jīng)歷了許多變化。

而前面我們已經(jīng)提到，開(kāi)發(fā)者一般在實(shí)際設(shè)計(jì)中都是使用IGBT模塊應(yīng)用到實(shí)際產(chǎn)品中，所以我們簡(jiǎn)略對(duì)這個(gè)介紹一下。

IGBT模塊按封裝工藝來(lái)看主要可分為焊接式與壓接式兩類(lèi)。高壓IGBT模塊一般以標(biāo)準(zhǔn)焊接式封裝為主，中低壓IGBT模塊則出現(xiàn)了很多新技術(shù)，如燒結(jié)取代焊接，壓力接觸取代引線(xiàn)鍵合的壓接式封裝工藝。

隨著IGBT芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片的最高工作結(jié)溫與功率密度不斷提高， IGBT模塊技術(shù)也要與之相適應(yīng)。未來(lái)IGBT模塊技術(shù)將圍繞 芯片背面焊接固定 與 正面電極互連 兩方面改進(jìn)。模塊技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：無(wú)焊接、 無(wú)引線(xiàn)鍵合及無(wú)襯板/基板封裝技術(shù)；內(nèi)部集成溫度傳感器、電流傳感器及驅(qū)動(dòng)電路等功能元件，不斷提高IGBT模塊的功率密度、集成度及智能度。

審核編輯黃昊宇