- 這樣的結構好處是提高了電流驅動能力,但壞處是當器件關斷時,溝道很快關斷沒有了多子電流,可是Collector (Drain)端這邊還繼續(xù)有少子空穴注入,所以整個器件的電流需要慢慢才能關閉(拖尾電流, tailing current),影響了器件的關斷時間及工作頻率。這個可是開關器件的大忌啊,所以又引入了一個結構在P+與N-drift之間加入N+buffer層,這一層的作用就是讓器件在關斷的時候,從Collector端注入的空穴迅速在N+ buffer層就被復合掉提高關斷頻率,我們稱這種結構為PT-IGBT (Punch Through型),而原來沒有帶N+buffer的則為NPT-IGBT。電動控制系統(tǒng) 大功率直流/交流(DC/AC)逆變后驅動汽車電機;車載空調控制系統(tǒng) 小功率直流/交流(DC/AC)逆變,使用電流較小的IGBT和FRD;充電樁 智能充電樁中IGBT模塊被作為開關元件使用;
- IGBT各代之間的技術差異,要了解這個,我們先看一下IGBT的發(fā)展歷程。工程師在實際應用中發(fā)現(xiàn),需要一種新功率器件能同時滿足:·驅動電路簡單,以降低成本與開關功耗;通態(tài)壓降較低,以減小器件自身的功耗。回顧他們在1950-60年代發(fā)明的雙極型器件SCR,GTR和GTO通態(tài)電阻很?。浑娏骺刂?,控制電路復雜且功耗大;1970年代推出的單極型器件VD-MOSFET通態(tài)電阻很大;電壓控制,控制電路簡單且功耗小;因此到了1980年代,他們試圖把MOS與BJT技術集成起來的研究,導致了IGBT的發(fā)明。 1985年前后美國GE成功試制工業(yè)樣品(可惜后來放棄)。自此以后, IGBT主要經歷了6代技術及工藝改進。
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- IGBT的開關作用是通過加正向柵極電壓形成溝道,給PNP(原來為NPN)晶體管提供基極電流,使IGBT導通。反之,加反向門極電壓消除溝道,切斷基極電流,使IGBT關斷。IGBT的驅動方法和MOSFET基本相同,只需控制輸入極N-溝道MOSFET,所以具有高輸入阻抗特性。當MOSFET的溝道形成后,從P+基極注入到N-層的空穴(少子),對N-層進行電導調制,減小N-層的電阻,使IGBT在高電壓時,也具有低的通態(tài)電壓。硅芯片的重直結構也得到了急劇的轉變,先是采用非穿通(NPT)結構,繼而變化成弱穿通(LPT)結構,這就使安全工作區(qū)(SOA)得到同表面柵結構演變類似的改善。這次從穿通(PT)型技術先進到非穿通(NPT)型技術,是最基本的,也是很重大的概念變化。這就是:穿通(PT)技術會有比較高的載流子注入系數(shù),而由于它要求對少數(shù)載流子壽命進行控制致使其輸運效率變壞。