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在上個世紀六七十年代,單極型和雙極型器件皆無法同時滿足通態(tài)電阻與電路功耗的要求,而隨后問世的IGBT,憑借其驅動功率小、導通壓降低和控制電路簡單的特點有效地解決了這一難題。本期的芝識課堂,我們就為大家來詳細地介紹一下IGBT。
IGBT>>>IGBT即絕緣柵雙極晶體管,是由BJT和MOS組成的復合全控型電壓驅動功率半導體器件。它將前級的電壓驅動MOSFET和后級的允許大電流流過的晶體管相結合,是一種適合于大電流控制的器件。
IGBT的內部等效電路圖
IGBT工作原理
如下圖所示,圖示中的上半部分為一個典型的MOSFET結構,作為輸入極,下半部分是PNP型晶體管結構,作為輸出極。當在IGBT柵極施加正電壓時,將在柵極下面的P層中形成反轉層,則MOSFET導通。當它導通后可以為下半部分的PNP晶體管提供基極電流使其呈導通狀態(tài)。若IGBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V,則MOSFET截止,切斷PNP晶體管基極電流的供給,使得晶體管關斷。
IGBT工作原理圖
IEGT
在高壓電路中,IGBT由于發(fā)射極側漂移層(N型層)的載流子濃度較低,所以難以獲得低VCE(sat)特性。注入增強柵晶體管(IEGT)的開發(fā)利用則彌補了這一問題。IEGT也是東芝專屬的器件名稱和專利產品。
IEGT具有和IGBT相似的結構、輸出特性和驅動特性。它有一個溝槽柵結構。與IGBT相比,IEGT的柵極更深,增加了柵極至發(fā)射極的電阻從而阻止了載流子通過發(fā)射極側,使得發(fā)射極側的載流子濃度升高,高的載流子密度降低了漂移層的電阻,使VCE(sat)降低。
IEGT的結構和載流子密度
IGBT的應用
IGBT適用于驅動電路簡單、電流大的應用,目前以50kHz以下的軟開關IH(感應加熱)設備、家用電器、車輛和各種交流驅動應用為主。未來,它有望擴展到更多的交流驅動中。
IGBT的應用范圍
總結
至此,晶體管這一章節(jié)的內容就為大家介紹完畢了,簡單地課堂總結一下:
· BJT:輸入阻抗低、反向電容大、安全工作區(qū)域小· MOSFET:開關速度快、導通壓降大、安全工作區(qū)域大· IGBT:驅動功率小、飽和壓降低、開關速率和安全區(qū)域介于BJT和MOSFET之間
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