IGBT全稱叫絕緣柵雙極型晶體管,是一種復(fù)合型結(jié)構(gòu)器件,它結(jié)合了MOS晶體管和BJT雙極型晶體管的優(yōu)點(diǎn),在電壓電流轉(zhuǎn)換,電能輸出領(lǐng)域用的非常多,特別是在高壓大電流領(lǐng)域,IGBT占主導(dǎo)地位,是人類控制電能,利用電能的核心半導(dǎo)體器件之一,這種主要應(yīng)用在電子電力轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的半導(dǎo)體器件,我們統(tǒng)稱功率半導(dǎo)體
N 溝道 IGBT 基本上是構(gòu)建在 p 型襯底上的 N 溝道功率 MOSFET,的通用 IGBT 橫截面所示。(PT IGBT 有一個(gè)額外的 n+ 層,將在后面說明。)因此,IGBT 的操作與功率 MOSFET 非常相似。從發(fā)射極施加到柵極端子的正電壓導(dǎo)致電子被拉向體區(qū)中的柵極端子。
所謂PT(PunchThrough,穿通型),是指電場穿透了N-漂移區(qū),電子與空穴的主要匯合點(diǎn)在N一區(qū)。NPT在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)的時(shí)間(1982年)要早于PT(1985),但技術(shù)上的原因使得PT規(guī)模商用化的時(shí)間比NPT早,所以第1代IGBT產(chǎn)品以PT型為主。PT-IGBT很好地解決了IGBT的閂鎖問題,但是需要增加外延層厚度,技術(shù)復(fù)雜,成本也高。IGBT芯片中的外延層與電壓規(guī)格是直接相關(guān)的,電壓規(guī)格越高、外延層越厚,IZOOV、2000V的PT-IGBT外延層厚度分別達(dá)到了100μm和200μm。
從APT 提供的數(shù)據(jù)表旨在包含對電源電路設(shè)計(jì)人員有用且方便的相關(guān)信息,用于選擇合適的器件以及預(yù)測其在應(yīng)用中的性能。提供圖表以使設(shè)計(jì)人員能夠從一組操作條件外推到另一組操作條件。應(yīng)該注意的是,測試結(jié)果非常依賴于電路,尤其是寄生發(fā)射極電感,以及寄生集電極電感和柵極驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)和布局。不同的測試電路產(chǎn)生不同的結(jié)果。
從APT 提供的數(shù)據(jù)表旨在包含對電源電路設(shè)計(jì)人員有用且方便的相關(guān)信息,用于選擇合適的器件以及預(yù)測其在應(yīng)用中的性能。提供圖表以使設(shè)計(jì)人員能夠從一組操作條件外推到另一組操作條件。應(yīng)該注意的是,測試結(jié)果非常依賴于電路,尤其是寄生發(fā)射極電感,以及寄生集電極電感和柵極驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)和布局。不同的測試電路產(chǎn)生不同的結(jié)果。
IGBT的伏安特性是指以柵源電壓Ugs為參變量時(shí),漏極電流與柵極電壓 的關(guān)系曲線。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs的控制,Ugs越高,Id越大。它與GTR的輸出特性相似.也 可分為飽和區(qū) 1 、放大區(qū)2和擊穿特性3部分。在截止 下的IGBT ,正向電壓由J2結(jié)承擔(dān),反向電壓由J1結(jié)承擔(dān)。 無N+緩沖區(qū),則正反向阻斷電壓 做到同樣水平,加入N+緩沖區(qū)后,反向關(guān)斷電壓只能達(dá)到幾十伏水平, 限制了IGBT的某些應(yīng)用范圍。
一個(gè)等效的 IBGT 模型,其中包括端子之間的電容。輸入、輸出和反向傳輸電容是這些電容的組合。數(shù)據(jù)表中規(guī)定了測量電容的測試條件。
這是從芯片結(jié)到器件外殼外部的熱阻。熱量是設(shè)備本身功率損失的結(jié)果,熱阻與基于這種功率損失的芯片的熱度有關(guān)。之所以稱為熱阻,是因?yàn)槭褂秒姎饽P透鶕?jù)穩(wěn)態(tài)功率損耗預(yù)測溫升。