- 这样的结构好处是提高了电流驱动能力,但坏处是当器件关断时,沟道很快关断没有了多子电流,可是Collector (Drain)端这边还继续有少子空穴注入,所以整个器件的电流需要慢慢才能关闭(拖尾电流, tailing current),影响了器件的关断时间及工作频率。这个可是开关器件的大忌啊,所以又引入了一个结构在P+与N-drift之间加入N+buffer层,这一层的作用就是让器件在关断的时候,从Collector端注入的空穴迅速在N+ buffer层就被复合掉提高关断频率,我们称这种结构为PT-IGBT (Punch Through型),而原来没有带N+buffer的则为NPT-IGBT。电动控制系统 大功率直流/交流(DC/AC)逆变后驱动汽车电机;车载空调控制系统 小功率直流/交流(DC/AC)逆变,使用电流较小的IGBT和FRD;充电桩 智能充电桩中IGBT模块被作为开关元件使用;
- IGBT各代之间的技术差异,要了解这个,我们先看一下IGBT的发展历程。工程师在实际应用中发现,需要一种新功率器件能同时满足:·驱动电路简单,以降低成本与开关功耗;通态压降较低,以减小器件自身的功耗。回顾他们在1950-60年代发明的双极型器件SCR,GTR和GTO通态电阻很小;电流控制,控制电路复杂且功耗大;1970年代推出的单极型器件VD-MOSFET通态电阻很大;电压控制,控制电路简单且功耗小;因此到了1980年代,他们试图把MOS与BJT技术集成起来的研究,导致了IGBT的发明。 1985年前后美国GE成功试制工业样品(可惜后来放弃)。自此以后, IGBT主要经历了6代技术及工艺改进。
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- IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP(原来为NPN)晶体管提供基极电流,使IGBT导通。反之,加反向门极电压消除沟道,切断基极电流,使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同,只需控制输入极N-沟道MOSFET,所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形成后,从P+基极注入到N-层的空穴(少子),对N-层进行电导调制,减小N-层的电阻,使IGBT在高电压时,也具有低的通态电压。硅芯片的重直结构也得到了急剧的转变,先是采用非穿通(NPT)结构,继而变化成弱穿通(LPT)结构,这就使安全工作区(SOA)得到同表面栅结构演变类似的改善。这次从穿通(PT)型技术先进到非穿通(NPT)型技术,是最基本的,也是很重大的概念变化。这就是:穿通(PT)技术会有比较高的载流子注入系数,而由于它要求对少数载流子寿命进行控制致使其输运效率变坏。