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變頻電源的功率器件之IGBT絕緣柵雙極晶體管IGBT的特性與研發(fā)
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是MOS結構雙極器件，屬于具有功率 MOSFET的高速性能與雙極的低電阻性能的功率器件。IGBT的應用范圍一般都在耐壓600V以上、電流10A以上、頻率為 1kHz以上的區(qū)域。多使用在工業(yè)用電機、民用小容量電動機、變換器(逆變器)、照相機的頻閃觀測器、感應加熱(Imnduction Heaing)電飯鍋等領域。根據封裝的不同，IGBT大致分為兩種類型，一種是模壓樹脂密封的三端單體封裝型，從T0-3P到小型表面貼裝都已形成系列。另一種是把IGBT與FWD(FleeWheeIDiode)成對地(2或6組)封裝起來的模塊型，主要應用在工業(yè)上。模塊的類型根據用途的不同，分為多種形狀及封裝方式，都已形成系列化。IGBT是強電流、高壓應用和快速終端設備用功率MOSFET的自然進化。MOSFET由于實現一個較高的擊穿電壓V心需要一個源漏通道，而這個通道卻具有很高的電阻率，因而造成功率MOSFET具有Rm)數值高的特征，IGBT消除了現有功率MOSFET的這些主要缺點。雖然最新一代功率MOSFET器件大幅度改進了R特性，但是在高電平時，功率導通損耗仍然要比IGBI高出很多。IGBT較低的壓降，轉換成一個低U的能力，以及IGBT的結構，與同一個標準雙極器件相比，可支持更高電流密度，并簡化IGBT驅動器的原理圖。
IGBT的結構
就IGBT的結構而言，是在N溝道MOSFET的極N層上又附加上一層P層的P-N-PN+的4層結構。圖1-16(a)為N溝道VDMOSFET與GIR組合N溝道IGBT(N-IGBT)，IGBT 比 VD.MOSFET多一層P*注入區(qū)，形成了一個大面積的P*N結J1，使IGBT導通時由P*注入區(qū)向N基區(qū)發(fā)射少子，從而對漂移區(qū)電導率進行調制，使得IGBT具有很強的通流能力。簡化等效電路圖1-16(b)表明，IGBT是GIR與MOSFET組成的達林頓結構，一個由MOSFET驅動的厚基區(qū)NP晶體管，R為晶體管基區(qū)內的調制電阻。
