絕緣柵雙極晶體管
發(fā)布時(shí)間:2013/5/28 20:35:32 訪問次數(shù):1197
絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)是20世紀(jì)80年代發(fā)展EA2-5V起來的一種新型復(fù)合器件。IGBT綜合了功率MOSFET和GTR的優(yōu)點(diǎn),具有良好的特性,有更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。目前IGBT的電流和電壓等級已達(dá)2500A/4500V,關(guān)斷時(shí)間已縮短到lOns級,工作頻率達(dá)50kHz,擎住現(xiàn)象得到改善,安全工作區(qū)( SOA)擴(kuò)大。這些優(yōu)越的性能使得IGBT成為大功率開關(guān)電源、逆變器等電力電子裝置的理想功率器件。
由N溝道功率MOSFET與電力(雙極型)晶體管組合而成的IGBT結(jié)構(gòu),簡化將圖9-1 (a)所示的IGBT結(jié)構(gòu)與功率MOSFET結(jié)構(gòu)相對照,不難發(fā)現(xiàn)這兩種器件的結(jié)構(gòu)十分相似,不同之處在于IGBT比功率MOSFET多一層P+注入?yún)^(qū),從而形成一個(gè)大面積的P+N結(jié)Jl,這祥就使得IGBT導(dǎo)通時(shí)可由P+注入?yún)^(qū)向N基區(qū)發(fā)射少數(shù)載流子(即空穴),對漂移區(qū)電導(dǎo)率進(jìn)行調(diào)制,因而IGBT具有很強(qiáng)的電流控制能力。
圖9-1 IGBT昀結(jié)構(gòu)、簡化等效電路和電氣圖形符號
(a)內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖;(b)簡化等效電路;(c)電氣圖形符號
介于P+注入?yún)^(qū)與N+漂移區(qū)之間的N+層稱為緩沖區(qū)。有無緩沖區(qū)可以獲得不同特性的IGBT。有N+緩沖區(qū)的IGBT稱為非對稱型(也稱穿通型)IGBT。它具有正向壓降小、關(guān)斷時(shí)間短、關(guān)斷時(shí)尾部電流小等優(yōu)點(diǎn),但反向阻斷能力相對較弱。無N+緩沖區(qū)的IGBT稱為對稱型(也稱非穿通型)IGBT。這種IGBT具有較強(qiáng)的正反向阻斷能力,但其他特性卻不及非對稱型IGBT。目前以上兩種結(jié)構(gòu)的IGBT均有產(chǎn)品。在圖9-1 (a)中,C為集電極,E為發(fā)射極,G為柵極(也稱門極)。該器件的電路圖形符號如圖9-1 (c)所示,圖中所示箭頭表示IGBT中電流流動的方向(P溝道IGBT的箭頭與其相反)。
絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)是20世紀(jì)80年代發(fā)展EA2-5V起來的一種新型復(fù)合器件。IGBT綜合了功率MOSFET和GTR的優(yōu)點(diǎn),具有良好的特性,有更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。目前IGBT的電流和電壓等級已達(dá)2500A/4500V,關(guān)斷時(shí)間已縮短到lOns級,工作頻率達(dá)50kHz,擎住現(xiàn)象得到改善,安全工作區(qū)( SOA)擴(kuò)大。這些優(yōu)越的性能使得IGBT成為大功率開關(guān)電源、逆變器等電力電子裝置的理想功率器件。
由N溝道功率MOSFET與電力(雙極型)晶體管組合而成的IGBT結(jié)構(gòu),簡化將圖9-1 (a)所示的IGBT結(jié)構(gòu)與功率MOSFET結(jié)構(gòu)相對照,不難發(fā)現(xiàn)這兩種器件的結(jié)構(gòu)十分相似,不同之處在于IGBT比功率MOSFET多一層P+注入?yún)^(qū),從而形成一個(gè)大面積的P+N結(jié)Jl,這祥就使得IGBT導(dǎo)通時(shí)可由P+注入?yún)^(qū)向N基區(qū)發(fā)射少數(shù)載流子(即空穴),對漂移區(qū)電導(dǎo)率進(jìn)行調(diào)制,因而IGBT具有很強(qiáng)的電流控制能力。
圖9-1 IGBT昀結(jié)構(gòu)、簡化等效電路和電氣圖形符號
(a)內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖;(b)簡化等效電路;(c)電氣圖形符號
介于P+注入?yún)^(qū)與N+漂移區(qū)之間的N+層稱為緩沖區(qū)。有無緩沖區(qū)可以獲得不同特性的IGBT。有N+緩沖區(qū)的IGBT稱為非對稱型(也稱穿通型)IGBT。它具有正向壓降小、關(guān)斷時(shí)間短、關(guān)斷時(shí)尾部電流小等優(yōu)點(diǎn),但反向阻斷能力相對較弱。無N+緩沖區(qū)的IGBT稱為對稱型(也稱非穿通型)IGBT。這種IGBT具有較強(qiáng)的正反向阻斷能力,但其他特性卻不及非對稱型IGBT。目前以上兩種結(jié)構(gòu)的IGBT均有產(chǎn)品。在圖9-1 (a)中,C為集電極,E為發(fā)射極,G為柵極(也稱門極)。該器件的電路圖形符號如圖9-1 (c)所示,圖中所示箭頭表示IGBT中電流流動的方向(P溝道IGBT的箭頭與其相反)。
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