IGBT的特性
绝缘栅双极性晶体管(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)是从VDMOSFET与GTR结合而来,如图1所示。IGBT比VDMOSFET增加了一层P+注入层。这样可以使IGBT导通时,由P+区向N-区注入空穴,从而激发N-区产生电子,实现电导调制效应,使IGBT解决了电力MOSFET无法克服的追求高耐压和低通态电阻的矛盾。
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图1
IGBT的等效电路如图2所示。可见其相当于由MOSFET和PNP晶体管组成的达林顿结构,因此IGBT本质属于一种场控器件,因此具有较高的开关速度。而且,其结合使用PNP晶体管实现电导调制,从而在高耐压的同时可以降低通态压降和损耗。
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图2
值得注意的是,IGBT内部寄生一个N+PN-晶体管,其与主体PNP管构成寄生晶闸管,会导致栅极失去对电流的控制能力。因此IGBT的设计核心之一是抑制该寄生效应。经过多年努力,自20世纪90年代中后期,这个问题已经得到了很好的解决。

图3
N沟道IGBT的电气符号如图3所示。相应的还有P沟道型,其符号箭头与图3相反。实际中N沟道IGBT应用较多。
综上所述,IGBT综合了GTR和MOSFET的优点,具有较高的开关速度、较低的通态压降和损耗、较高的耐压等级(位于GTR和MOSFET之间)。自从1986年进入市场后,IGBT广泛取代了原来GTR和GTO的市场,成为中大功率电力电子设备的主导器件,并在继续努力提升电压和电流容量的改进过程中。
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