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    IGBT的主要I-V特性

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    深圳逸盛通科技有限公司

    時間 : 2018-12-20 20:23 瀏覽量 : 360

    IGBT


    IGBT是一種非常重要的電力電子器件。它不僅具有功率MOSFET的低驅動功率和高開關頻率的優點,而且具有大功率晶體管低導通電壓和高導通電流的優點。它可以在任何時間關斷導通電流,避免了普通晶閘管只能在半波內關斷的缺點。它是電力電子領域很有前途的大功率半導體器件。


    IGBT又稱絕緣柵雙極晶體管,是電力半導體器件第三次技術革命的代表產品。廣泛應用于軌道交通、航天、船舶驅動、智能電網、新能源、交流變頻、風力發電、電機驅動、汽車等行業。它自創立以來已經有大約30年了。它實現了12英寸的硅片和6500伏的高電平。

    igbt


    IGBT的主要I-V特性


    IGBT可以理解為與PiN二極管串聯的MOSFET或者具有由達林頓結構驅動的寬基區的PNP。前者可以理解其特點,后者是其原理。由于溝道開路產生的電流必須滿足漂移電流和漂移電阻大于0.7V的乘積,所以MOSFET的I-V曲線似乎向后移動(>0.7V),使得P+襯底和N-漂移P-N結可以向前工作,否則溝道開路就不能工作。


    最后,讓我們吹噓一下吧。你經常聽說第一代IGBT,直到第六代IGBT。這些是什么意思?


    1)第一代:他是IGBT的雛形,最簡單的原理結構,因此他必須改進N驅動來提高耐壓,所以導通電阻和關斷功耗相對較高,所以沒有得到廣泛的應用。


    2)第二代:PT-IGBT,由于耗盡層不能穿透N+緩沖層,所以基區電場呈梯形分布,從而降低了芯片厚度和功耗。這主要是西門子1990年至1995年生產的BSM150GB120DN1(“DN1”指第一代)。它具有600V(與GTR特性相似)的優點,并且當達到1200V時,會遇到外延厚度的高成本和低可靠性(摻雜濃度和厚度均勻性差)的問題。


    3)第三代:NPT-IGBT采用離子注入技術代替外延技術產生P+集電極(透明集電極技術),可以精確控制結深,控制發射效率,提高載流子提取速度,降低截止損耗,維持初始載流子壽命在基區不影響穩態功耗,并且具有正溫度系數。點,由于該技術相對成熟,實現了穩態損耗和截止損耗的良好折衷,因此得到了廣泛的應用。該代表公司仍然是西門子第一家采用FZ(區域熔煉法)代替大塊產品的外延,代表BSM200GB120DN2,VCE>1200V,Vce(sat)=2.1V。


    4)第四代:溝槽IGBT,最大的改進是采用溝槽結構,溝道從表面到垂直平面,基區PIN效應增強,柵極附近的載流子濃度增加,從而改善了電導率調制效應,降低了導通電阻。同時,由于溝道不是在表面上,JFET效應被消除,因此柵密度的增加不受限制,而且在柵面積上也不受限制。第四代IGBT繼續采用第三代集電極P+注入技術,并增加了第二代PT技術作為場端接層、有效的超高壓耐受能力等。采用二次注射技術比較困難。此時,英飛凌的減薄技術是世界首創。在1200V時,其厚度可以減小到120-140μm(NPT-IGBT需要200μm),在600V時甚至可以減小到70μm。


    5)第五代:FS-IGBT和第六代FS-溝槽。第五代和第六代產品是IGBT在經歷了上述四個技術改進實踐之后各種技術措施的組合。第五代IGBT是第四代產品“透明集電極技術”和“電場終止技術”的結合。第六代產品是基于第五代槽型網格結構的改進,具有全新的面貌。

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