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三菱机电PCIMAsia专属展台展位号：D09

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）做为电力电子调换器中的一种紧急电力半导体器件曾经延续增进了几何年，这是由于它使电力电子调换安装和装备实行了更高的效率，也实行了袖珍化的计算。这就象征着IGBT的运用畛域曾经增添到很宽的局限，不单在产业中，并且在很多其余功率调换系统中，它曾经庖代了功率双极型晶体管（BJT）、功率MOSFET，在高压大容量电力电子调换器中，涌现了与IGCT和晶闸管共通占领全控电力半导体器件的场面。

IGBT是榜样的单极型和双极型搀杂型器件，个中哪一部份占领主宰身分，在不同的期间和不同的器件中有不同的理解。凭借对IGBT的不同认知水平，其自从首创以来有良多的定名，好比绝缘栅晶体管（IGT）和电导率调制场效应晶体管（COMFET），至20世纪80年月后期，IGBT的定名方法才被众人所共通认同。寻常以为，IGBT是MOS栅组织与双极型晶体管相联结退化而成的搀杂型电力半导体器件。以是，IGBT的使器具备了双极晶体管和功率MOSFET的两重特色，进而造成了具备更好的折衷特点（通态压降和开关时候之间）、较低的总斲丧（导通斲丧和开关斲丧等斲丧之和）和更不乱的开关平安办事区（SOA）。因而，IGBT胜利地占领绝缘栅优异掌握才略及通态电导调制的归纳长处。

IGBT在20世纪80年月初投放商场，那时存在器件温度特点差而使并联运转特点差、体内载流子堆集较多而使关断特点差、体内寄生晶闸管的擎住效应使器件运转地域受束缚等，跟着这些题目渐渐被治理，IGBT才发端获得遍及的运用，其做为搀杂型器件的长处表现得越来越显然。

IGBT也许以为是从VDMOSFET演变而来的，比较VDMOSFET和最后的IGBT观念提议时的组织，如图1所示。不丑陋出，这两种器件的上半部份根底上是绝对雷同的，可是不才半部份有显然差异：IGBT比VDMOSFET多了一个P+层，进而多了一个大面积的PN结。其根底起程点是，提议了在VDMOSFET组织中引入一个漏极侧PN结，以供给正向注入小量载流子来实行电导调制而低沉通态压降的根底计划。

图1VDMOSFET与IGBT组织比较

IGBT的各个端子定名存在一些兴味的工做，也响应了人们是怎么对待这个搀杂型器件的。在图1b所示的IGBT根底组织中，上半部份仍与VDMOSFET的栅极组织雷同，以是引出的掌握端子因袭了MOSFET的定名，叫做栅极（本质上在英文中，单极型器件用的栅极和GTO等双极型器件用的门极都是Gate）。而与MOS组织中的N+层邻接接的叫做发射极，与新增的P+层邻接的叫做集电极。当IGBT被引入时，它紧要用来代替双极型晶体管（BJT）。这便是为甚么IGBT的图形标识和双极型晶体管的很像（见图2），因而类比双极型晶体管，IGBT的主端子被称做发射极和集电极。从上面的等效电路剖析可知，这边存在一个兴味的“误差”。也有将IGBT绝对看做介入双极型器件特点而改造的MOSFET，延用源极和漏极的定名；尚有哄骗更中性的称呼，如阳极和阴极来离别代替集电极和发射极。在这边的剖析中，哄骗被广泛认同的栅极、集电极和发射极的定名方法。若是仅看IGBT的根底组织，从集电极到发射极存在三条不同的电流畅路，如图3所示。详细列举以下：1）从集电极起程，通过P+层、N+N-层和P层来到发射极的双极型晶体管通路，即PNP晶体管通路；2）从集电极起程，通过P+层、N+N-层和MOS栅组织的N沟道来到发射极的MOSFET通路，即二极管串接N沟道MOSFET通路；

3）从集电极起程，通过P+层、N+N-层和MOS栅组织中的P层和N层来到发射极的晶闸管通路，即寄生晶闸管通路。

显然，这三个通路也许算做为并联干系，如图4a所示通过调整，IGBT的等效器件电路造成如图4b所示。个中，寄生的晶闸管算做为MOS栅组织中的寄生NPN晶体管与第一种通路的PNP晶体管两个连合造成。在本质运用中，要防备寄生晶闸管的产生晶闸效应造成器件失控和毁坏，即要制服NPN晶体管的影响，图中哄骗虚线示意所不祈望的NPN晶体管。不琢磨虚线部份，此时也许将IGBT算做由N沟道MOSFET与PNP晶体管造成的达林顿组织，即MOSFET的漏极与PNP晶体管的基极邻接。

图4IGBT等效电路

此时再将图2中的端子定名和图4中的等效电路停止比较，就更觉察了IGBT端子的定名的兴味之处。在等效电路中，做为IGBT主邀功效中心的等效晶体管是PNP型的，PNP晶体管的发射极连贯到IGBT表面时叫做IGBT的集电极，PNP晶体管的集电极连贯到IGBT表面时叫做IGBT的发射极；从图2中的图形标识比较看，将此IGBT等效为NPN晶体管（IGBT被计算用来代替NPN功率晶体管），但本质上，IGBT内的紧要等效晶体管是PNP型的，所示IGBT的科学而确实的端子定名曾经使良多人疑心。

三菱机电技艺汇报分享

三菱机电在半导体行业中延续是行业的领军者，本届PCIMAsia国际研商会遭到来自三菱机电的大师学者鼎力援助，将以口述演构和墙报展现的方法说明各悠闲半导体畛域的一孔之见，与参会者共通探究半导体的新技艺以及来日的进展。

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