IGBT的結(jié)構(gòu)和原理

IGBT本質(zhì)上是一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在結(jié)構(gòu)上，IGBT非常接近P功率MOSFET。在背面的漏電極上增加了一個(gè)P+層，我們稱之為注入層。上述功率MOSFET本質(zhì)上是一種傳統(tǒng)的MOSFET。它仍然與單載波（多載波）導(dǎo)電，所以我們還沒(méi)有達(dá)到其最終性能。因此，一種新的結(jié)構(gòu)被開(kāi)發(fā)出來(lái)。除了MOSFET本身的電子之外，當(dāng)功率MOSFET被開(kāi)啟時(shí)，我們?nèi)绾文軐⒖昭ㄗ⑷肼O？因此，自然地，在泄漏端（名字的來(lái)源）引入P+注入層，并且從泄漏端添加P+/N-驅(qū)動(dòng)P-N結(jié)，但是它是偏置的，所以它不影響傳導(dǎo)，但是增加了空穴注入效應(yīng)，所以它的特性類似于BJT。有兩種載體參與傳導(dǎo)。所以最初的源頭變成了發(fā)射器，排水變成了收集器。

從上面的結(jié)構(gòu)和右邊的等效電路圖可以看出，它有兩個(gè)等效的BJT背對(duì)背鏈路。它實(shí)際上是PNPN的晶閘管，不是我們故意制造的，而是由結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的。正如我在5個(gè)月前關(guān)于Latch-up的文章（http://ic-..cn/？P=511)，這種結(jié)構(gòu)最致命的是鎖存。控制鎖存的關(guān)鍵是控制Rs，只要它滿足α1+α2<1。

此外，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是提高電流驅(qū)動(dòng)能力，但缺點(diǎn)是當(dāng)器件關(guān)斷時(shí)，通道在沒(méi)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(gè)器件的電流需要緩慢地t甩掉（尾流），影響設(shè)備的關(guān)閉時(shí)間和工作頻率。這是開(kāi)關(guān)器件的一大禁忌，因此在P+和N-驅(qū)動(dòng)器之間引入N+緩沖層結(jié)構(gòu)。該層的功能是使從收集器注入的孔在器件關(guān)斷時(shí)迅速終止于N+中。

結(jié)合緩沖層以提高開(kāi)關(guān)頻率。我們稱這種結(jié)構(gòu)為PT-IGBT（穿透型），而NPT-IGBT沒(méi)有N+緩沖區(qū)。

一般來(lái)說(shuō)，NPT-IGBT比PT-IGBT的Vce(sat)高，主要是因?yàn)镹PT是正溫度系數(shù)(P+襯底比空穴注入薄)，而PT是負(fù)溫度系數(shù)(因?yàn)镻襯底較厚，所以晶體管的基極調(diào)制效應(yīng)明顯)，Vce(sat)決定開(kāi)關(guān)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。