什么是IGBT的退飽和？什么情況下IGBT會(huì)進(jìn)入退飽和狀態(tài)？

如下圖，是IGBT產(chǎn)品典型的輸出特性曲線，橫軸是C，E兩端電壓，縱軸是歸一化的集電極電流?？梢钥吹絀GBT工作狀態(tài)分為三個(gè)部分：

【 一:截止區(qū) 】

CE間電壓小于一個(gè)門檻電壓，即背面PN結(jié)的開啟電壓，IGBT背面PN結(jié)截止，無(wú)電流流動(dòng)。

【 二:飽和區(qū) 】

CE間電壓大于門檻電壓后，電流開始流動(dòng)，CE間電壓隨著集電極電流上升而線性上升，這個(gè)區(qū)域稱為飽和區(qū)。因?yàn)镮GBT飽和電壓較低，因此我們希望IGBT工作在飽和區(qū)域。

【 三:線性區(qū) 】

隨著CE間電壓繼續(xù)上升，電流進(jìn)一步增大。到一定臨界點(diǎn)后，CE電壓迅速增大，而集電極電流并不隨之增長(zhǎng)。這時(shí)我們稱IGBT退出了飽和區(qū)。在這個(gè)區(qū)間內(nèi)，IGBT損耗增加，發(fā)熱嚴(yán)重，是需要避免的工作狀態(tài)。

圖1 IGBT產(chǎn)品典型輸出特性曲線

為什么IGBT會(huì)發(fā)生退飽和現(xiàn)象?

這要從IGBT的平面結(jié)構(gòu)說(shuō)起。IGBT和MOSFET有類似的器件結(jié)構(gòu)，MOS中的漏極D相當(dāng)于IGBT的集電極C，而MOS的源極S相當(dāng)于IGBT的發(fā)射極E，二者都會(huì)發(fā)生退飽和現(xiàn)象。下圖所示是一個(gè)簡(jiǎn)化平面型IGBT剖面圖，以此來(lái)闡述退飽和發(fā)生的原因。柵極施加一個(gè)大于閾值的正壓VGE。則柵極氧化層下方會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)反型層，形成導(dǎo)電溝道。這時(shí)如果給集電極C施加正壓VCE，則發(fā)射極中的電子便會(huì)在電場(chǎng)的作用下源源不斷地從發(fā)射極E流向集電極C，而集電極中的空穴則會(huì)從集電極C流向發(fā)射極E，這樣電流便形成了。這時(shí)電流隨CE電壓的增長(zhǎng)而線性增長(zhǎng)，器件工作在飽和區(qū)。當(dāng)CE電壓進(jìn)一步增大，MOS溝道末的電勢(shì)隨著VCE而增長(zhǎng)，使得柵極和硅表面的電壓差很小，進(jìn)而不能維持硅表面的強(qiáng)反型，這時(shí)溝道出現(xiàn)夾斷現(xiàn)象，電流不再隨CE電壓的增加而成比例增長(zhǎng)。我們稱器件退出了飽和區(qū)。

審核編輯：湯梓紅