IGBT原來(lái)是這么玩的！

傳統(tǒng)的功率器件根據(jù)主要導(dǎo)電載流子一般分為多子和少子器件，少子器件主要包括二極管，BJT，晶閘管，GTO等，這些器件導(dǎo)通的時(shí)候電流至少經(jīng)過(guò)一個(gè)PN節(jié)，并且電子和空穴同時(shí)導(dǎo)電，其都是進(jìn)入對(duì)應(yīng)的PN區(qū)的少數(shù)載流子，最終形成電流。

多子器件主要有MOSFET，肖特基二極管等，這些器件都是半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子導(dǎo)電，且一般只有一種載流子導(dǎo)電。

兩者的區(qū)別如下 :

1）多子器件主要靠多數(shù)載流子導(dǎo)電，而少子器件主要是靠電子和空穴同時(shí)導(dǎo)電。

2）多子器件相對(duì)少子器件開關(guān)速度要快，因?yàn)樯僮悠骷腜N節(jié)存在載流子的積累和清除過(guò)程,相當(dāng)于不僅要對(duì)勢(shì)壘電容充放電還需要跟擴(kuò)散電容充放電。

3）少子器件其管壓降是負(fù)溫度系數(shù)，溫度越高其漏電流也越大；而多子導(dǎo)通壓降為正溫度系數(shù)，溫度升高使得N型(或者P型)半導(dǎo)體中的粒子運(yùn)動(dòng)頻率加快，從而阻力加大，壓降升高。所以少子器件不利于并聯(lián)，而多子器件更適合并聯(lián)，原因如下:

絕緣柵雙極晶體管就是我們常說(shuō)的IGBT，可以說(shuō)它是MOSFET的高壓改進(jìn)版本，MOSFET在低壓情況下性能能表現(xiàn)得非常得優(yōu)秀，但高壓下導(dǎo)通壓降太高，損耗也就會(huì)太大。

為什么壓降太大呢？

上面標(biāo)注的PN節(jié)壓降區(qū)由于需要承受較大的電壓，所以其右側(cè)的N區(qū)需要做得較大，且摻雜濃度也更高，壓降就越大。因此高壓MOSFET通過(guò)的電流一般都不能太大。

為了解決MOSFET高壓情況下電流不能太大的問(wèn)題，就有了IGBT。

IGBT僅僅只是在MOSFET的右側(cè)增加了一個(gè)P區(qū)，剛好右側(cè)PN形成了一個(gè)正向PN節(jié)，所以一旦出現(xiàn)溝道其可以直接導(dǎo)通。

但是新增的PN節(jié)怎么就降低MOSFET壓降了呢？

根據(jù)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，右側(cè)PN節(jié)正偏會(huì)導(dǎo)致P中大量空穴向N中移動(dòng)，使得右側(cè)N中的空穴濃度大大提高，導(dǎo)通壓降也會(huì)降低，電阻降低，這樣就獲得耐壓高，壓降低的性能特點(diǎn)。

導(dǎo)通和關(guān)閉過(guò)程都是由等效MOSFET部分來(lái)控制，而等效PNP三極管只是通過(guò)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)來(lái)降低電阻率。

但是這樣的結(jié)構(gòu)在關(guān)斷的過(guò)程中還是存在PN節(jié)的釋放擴(kuò)散區(qū)載流子的過(guò)程，所以會(huì)帶來(lái)電流的拖尾現(xiàn)象，當(dāng)然損耗相對(duì)MOSFET也會(huì)升高。

說(shuō)到底IGBT是一種MOSFET與BJT的復(fù)合器件，都通過(guò)犧牲一部分各自的優(yōu)勢(shì)來(lái)進(jìn)行互補(bǔ)，從而得到了一種更性能綜合的器件。

最后MOSFET一般工作頻率在50KHz以上，而IGBT一般只能在20KHz以下，所以IGBT的PN節(jié)限制了其速度，同時(shí)也降低了壓降，能夠在高壓下通過(guò)更大的電流。

IGBT也是壓控器件，不過(guò)1KW一下一般還是選MOSFET，2MW一下首選IGBT，更高的話就選擇IGCT和IECT等。