igbt模塊基礎知識梳理

2021-05-21

有關igbt模塊你了解多少,igbt模塊(InsulatedGateBipolarTransistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)構成的復合全控型電壓驅動式功率半導體元器件,兼具MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩層面的優勢。GTR飽和壓減少,載流密度大,但驅動電流很大;MOSFET驅動功率很小,開關速度快,但導通壓降大,載流密度小。igbt模塊綜合了上述2種元器件的優勢,驅動功率小而飽和壓減少。特別適合用于直流電壓為600V及上述的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等行業。

構造

igbt模塊結構圖左邊所顯示為1個N溝道增強型絕緣柵雙極晶體管構造,N+區稱之為源區,附于其上的電極稱之為源極。P+區稱之為漏區。元器件的控制區為柵區,附于其上的電極稱之為柵極。溝道在緊靠柵區邊界生成。在漏、源間的P型區(包括P+和P-區)(溝道在該區域生成),稱之為亞溝道區(Subchannelregion)。而在漏區另一側的P+區稱之為漏引入區(Draininjector),它是igbt模塊特有的功能區,與漏區和亞溝道區一起生成PNP雙極晶體管,起發射極的功能,向漏極引入空穴,進行導電調制,以減少元器件的通態電壓。附于漏引入區上的電極稱之為漏極。

igbt模塊的開關功能是利用加順向柵極電壓生成溝道,給PNP(原先為NPN)晶體管供應基極電流,使igbt模塊導通。反過來,加反方向門極電壓消除溝道,切斷基極電流,使igbt模塊斷開。igbt模塊的驅動方式和MOSFET基本一致,只需控制輸入極N-溝道MOSFET,因此具備高輸入阻抗特性。當MOSFET的溝道生成后,從P+基極引入到N-層的空穴(少子),對N-層進行電導調制,減小N-層的電阻,使igbt模塊在高電壓時,也具備低的通態電壓。
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