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    IGBT的結構和原理

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    深圳逸盛通科技有限公司

    時間 : 2018-12-19 22:00 瀏覽量 : 369

    IGBT

    IGBT(絕緣柵雙極晶體管)絕緣柵雙極晶體管是由BJT(雙極晶體管)和MOS(絕緣柵場效應晶體管)組成的復合完全控制電壓驅動功率半導體器件,其具有兩個MOSFET。 GTR的高輸入阻抗和低導通電壓降的優點。 GTR飽和電壓降低,載流密度大,但驅動電流大; MOSFET驅動功率小,開關速度快,但導通電壓降大,且載流密度小。 IGBT結合了上述兩種器件的優點,具有低驅動功率和降低的飽和電壓。適用于直流電壓為600V及以上的轉換器系統,如交流電機、逆變器、開關電源、照明電路、牽引驅動和其他領域。

    igbt


    IGBT的結構和原理


    IGBT本質上是一個場效應晶體管。在結構上,IGBT非常接近P功率MOSFET。在背面的漏電極上增加了一個P+層,我們稱之為注入層。上述功率MOSFET本質上是一種傳統的MOSFET。它仍然與單載波(多載波)導電,所以我們還沒有達到其最終性能。因此,一種新的結構被開發出來。除了MOSFET本身的電子之外,當功率MOSFET被開啟時,我們如何能將空穴注入漏極?因此,自然地,在泄漏端(名字的來源)引入P+注入層,并且從泄漏端添加P+/N-驅動P-N結,但是它是偏置的,所以它不影響傳導,但是增加了空穴注入效應,所以它的特性類似于BJT。有兩種載體參與傳導。所以最初的源頭變成了發射器,排水變成了收集器。

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    從上面的結構和右邊的等效電路圖可以看出,它有兩個等效的BJT背對背鏈路。它實際上是PNPN的晶閘管,不是我們故意制造的,而是由結構產生的。正如我在5個月前關于Latch-up的文章(http://ic-..cn/?P=511),這種結構最致命的是鎖存??刂奇i存的關鍵是控制Rs,只要它滿足α1+α2<1。


    此外,這種結構的優點是提高電流驅動能力,但缺點是當器件關斷時,通道在沒有許多子電流的情況下被快速地切斷,但是仍然有一些子孔被注入到集電器(排水)端子,因此整個器件的電流需要緩慢地t甩掉(尾流),影響設備的關閉時間和工作頻率。這是開關器件的一大禁忌,因此在P+和N-驅動器之間引入N+緩沖層結構。該層的功能是使從收集器注入的孔在器件關斷時迅速終止于N+中。


    結合緩沖層以提高開關頻率。我們稱這種結構為PT-IGBT(穿透型),而NPT-IGBT沒有N+緩沖區。

    image.

    一般來說,NPT-IGBT比PT-IGBT的Vce(sat)高,主要是因為NPT是正溫度系數(P+襯底比空穴注入薄),而PT是負溫度系數(因為P襯底較厚,所以晶體管的基極調制效應明顯),Vce(sat)決定開關損耗,所以NPT必須如果需要相同的Vce(sat),則增加DRI。FT厚度,所以Ron增加。

    image.


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