少數(shù)載流子）對N-區(qū)進行電導(dǎo)調(diào)制，減小N-區(qū)的電阻RN，使高耐壓的IGBT也具有很小的通態(tài)壓降。當柵射極間不加信號或加反向電壓時，MOSFET內(nèi)的溝道消失，PNP型晶體管的基極電流被切斷，IGBT即關(guān)斷。由此可知，IGBT的驅(qū)動原理與MOSFET基本相同。①當UCE為負時：J3結(jié)處于反偏狀態(tài)，器件呈反向阻斷狀態(tài)。②當uCE為正時：UC<UTH，溝道不能形成，器件呈正向阻斷狀態(tài)；UG>UTH，絕緣門極下形成N溝道，由于載流子的相互作用，在N-區(qū)產(chǎn)生電導(dǎo)調(diào)制，使器件正向?qū)ā?)導(dǎo)通IGBT硅片的結(jié)構(gòu)與功率MOSFET的結(jié)構(gòu)十分相似，主要差異是JGBT增加了P+基片和一個N+緩沖層(NPT-非穿通-IGBT技術(shù)沒有增加這個部分)，其中一個MOSFET驅(qū)動兩個雙極器件（有兩個極性的器件）。基片的應(yīng)用在管體的P、和N+區(qū)之間創(chuàng)建了一個J，結(jié)。當正柵偏壓使柵極下面反演P基區(qū)時，一個N溝道便形成，同時出現(xiàn)一個電子流，并完全按照功率MOSFET的方式產(chǎn)生一股電流。如果這個電子流產(chǎn)生的電壓在，則J1將處于正向偏壓，一些空穴注入N-區(qū)內(nèi)，并調(diào)整N-與N+之間的電阻率，這種方式降低了功率導(dǎo)通的總損耗，并啟動了第二個電荷流。的結(jié)果是在半導(dǎo)體層次內(nèi)臨時出現(xiàn)兩種不同的電流拓撲：一個電子流（MOSFET電流）。正式商用的IGBT器件的電壓和電流容量還很有限，遠遠不能滿足電力電子應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的需求。上海本地西門康IGBT模塊

   1979年，MOS柵功率開關(guān)器件作為IGBT概念的先驅(qū)即已被介紹到世間。這種器件表現(xiàn)為一個類晶閘管的結(jié)構(gòu)(P-N-P-N四層組成)，其特點是通過強堿濕法刻蝕工藝形成了V形槽柵。80年代初期，用于功率MOSFET制造技術(shù)的DMOS(雙擴散形成的金屬-氧化物-半導(dǎo)體)工藝被采用到IGBT中來。[2]在那個時候，硅芯片的結(jié)構(gòu)是一種較厚的NPT(非穿通)型設(shè)計。后來，通過采用PT(穿通)型結(jié)構(gòu)的方法得到了在參數(shù)折衷方面的一個明顯改進，這是隨著硅片上外延的技術(shù)進步，以及采用對應(yīng)給定阻斷電壓所設(shè)計的n+緩沖層而進展的[3]。幾年當中，這種在采用PT設(shè)計的外延片上制備的DMOS平面柵結(jié)構(gòu)，其設(shè)計規(guī)則從5微米先進到3微米。90年代中期，溝槽柵結(jié)構(gòu)又返回到一種新概念的IGBT，它是采用從大規(guī)模集成(LSI)工藝借鑒來的硅干法刻蝕技術(shù)實現(xiàn)的新刻蝕工藝，但仍然是穿通(PT)型芯片結(jié)構(gòu)。[4]在這種溝槽結(jié)構(gòu)中，實現(xiàn)了在通態(tài)電壓和關(guān)斷時間之間折衷的更重要的改進。硅芯片的重直結(jié)構(gòu)也得到了急劇的轉(zhuǎn)變，先是采用非穿通(NPT)結(jié)構(gòu)，繼而變化成弱穿通(LPT)結(jié)構(gòu)，這就使安全工作區(qū)(SOA)得到同表面柵結(jié)構(gòu)演變類似的改善。這次從穿通(PT)型技術(shù)先進到非穿通(NPT)型技術(shù)，是基本的，也是很重大的概念變化。這就是:穿通。上海本地西門康IGBT模塊IGBT是能源變換與傳輸?shù)闹行钠骷追Q電力電子裝置的“CPU”，作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

而是為了保護IGBT脆弱的反向耐壓而特別設(shè)置的，又稱為FWD（續(xù)流二極管）。二者內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同MOSFET的三個極分別是源極(S)、漏極(D)和柵極(G)。IGBT的三個極分別是集電極(C)、發(fā)射極(E)和柵極(G)。IGBT是通過在MOSFET的漏極上追加層而構(gòu)成的。它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖：二者的應(yīng)用領(lǐng)域不同MOSFET和IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，決定了其應(yīng)用領(lǐng)域的不同。由于MOSFET的結(jié)構(gòu)，通常它可以做到電流很大，可以到上KA，但是前提耐壓能力沒有IGBT強。其主要應(yīng)用領(lǐng)域為于開關(guān)電源，鎮(zhèn)流器，高頻感應(yīng)加熱，高頻逆變焊機，通信電源等高頻電源領(lǐng)域。IGBT可以做很大功率，電流和電壓都可以，就是一點頻率不是太高，目前IGBT硬開關(guān)速度可以到100KHZ，IGBT集中應(yīng)用于焊機，逆變器，變頻器，電鍍電解電源，超音頻感應(yīng)加熱等領(lǐng)域。MOSFET與IGBT的主要特點MOSFET具有輸入阻抗高、開關(guān)速度快、熱穩(wěn)定性好、電壓控制電流等特性，在電路中，可以用作放大器、電子開關(guān)等用途。IGBT作為新型電子半導(dǎo)體器件，具有輸入阻抗高，電壓控制功耗低，控制電路簡單，耐高壓，承受電流大等特性，在各種電子電路中獲得極的應(yīng)用。IGBT的理想等效電路如下圖所示，IGBT實際就是MOSFET和晶體管三極管的組合。

西門康IGBT正是作為順應(yīng)這種要求而開發(fā)的，它是由MOSFET(輸入級)和PNP晶體管(輸出級)復(fù)合而成的一種器件，既有MOSFET器件驅(qū)動功率小和開關(guān)速度快的特點(控制和響應(yīng))，又有雙極型器件飽和壓降低而容量大的特點(功率級較為耐用)，頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十KHz頻率范圍內(nèi)?；谶@些優(yōu)異的特性，西門康IGBT一直***使用在超過300V電壓的應(yīng)用中，模塊化的西門康IGBT可以滿足更高的電流傳導(dǎo)要求，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷提高，今后將有更大的發(fā)展。減小N-層的電阻，使IGBT在高電壓時，也具有低的通態(tài)電壓。

  分兩種情況：②若柵-射極電壓UGE＜Uth，溝道不能形成，IGBT呈正向阻斷狀態(tài)。②若柵-射極電壓UGE＞Uth，柵極溝道形成，IGBT呈導(dǎo)通狀態(tài)（正常工作）。此時，空穴從P+區(qū)注入到N基區(qū)進行電導(dǎo)調(diào)制，減少N基區(qū)電阻RN的值，使IGBT通態(tài)壓降降低。IGBT各世代的技術(shù)差異回顧功率器件過去幾十年的發(fā)展，1950-60年代雙極型器件SCR,GTR,GTO，該時段的產(chǎn)品通態(tài)電阻很??；電流控制，控制電路復(fù)雜且功耗大；1970年代單極型器件VD-MOSFET。但隨著終端應(yīng)用的需求，需要一種新功率器件能同時滿足：驅(qū)動電路簡單,以降低成本與開關(guān)功耗、通態(tài)壓降較低，以減小器件自身的功耗。1980年代初,試圖把MOS與BJT技術(shù)集成起來的研究，導(dǎo)致了IGBT的發(fā)明。1985年前后美國GE成功試制工業(yè)樣品（可惜后來放棄）。自此以后，IGBT主要經(jīng)歷了6代技術(shù)及工藝改進。從結(jié)構(gòu)上講，IGBT主要有三個發(fā)展方向：1）IGBT縱向結(jié)構(gòu)：非透明集電區(qū)NPT型、帶緩沖層的PT型、透明集電區(qū)NPT型和FS電場截止型；2）IGBT柵極結(jié)構(gòu)：平面柵機構(gòu)、Trench溝槽型結(jié)構(gòu)；3）硅片加工工藝：外延生長技術(shù)、區(qū)熔硅單晶；其發(fā)展趨勢是：①降低損耗②降低生產(chǎn)成本總功耗＝通態(tài)損耗(與飽和電壓VCEsat有關(guān))+開關(guān)損耗(EoffEon)。封裝后的IGBT模塊直接應(yīng)用于變頻器、UPS不間斷電源等設(shè)備上。上海本地西門康IGBT模塊

當MOSFET的溝道形成后，從P+基極注入到N-層的空穴（少子），對N-層進行電導(dǎo)調(diào)制。上海本地西門康IGBT模塊

晶閘管等元件通過整流來實現(xiàn)。除此之外整流器件還有很多，如：可關(guān)斷晶閘管GTO，逆導(dǎo)晶閘管，雙向晶閘管，整流模塊，功率模塊IGBT，SIT，MOSFET等等，這里只探討晶閘管。晶閘管又名可控硅，通常人們都叫可控硅。是一種功率半導(dǎo)體器件，由于它效率高，控制特性好，壽命長，體積小等優(yōu)點，自上個世紀六十長代以來，獲得了迅猛發(fā)展，并已形成了一門單獨的學(xué)科。“晶閘管交流技術(shù)”。晶閘管發(fā)展到，在工藝上已經(jīng)非常成熟，品質(zhì)更好，成品率大幅提高，并向高壓大電流發(fā)展。目前國內(nèi)晶閘管大額定電流可達5000A，國外更大。我國的韶山電力機車上裝載的都是我國自行研制的大功率晶閘管。晶閘管的應(yīng)用：一、可控整流如同二極管整流一樣，可以把交流整流為直流，并且在交流電壓不變的情況下，方便地控制直流輸出電壓的大小即可控整流，實現(xiàn)交流——可變直流二、交流調(diào)壓與調(diào)功利用晶閘管的開關(guān)特性代替老式的接觸調(diào)壓器、感應(yīng)調(diào)壓器和飽和電抗器調(diào)壓。為了消除晶閘管交流調(diào)壓產(chǎn)生的高次諧波，出現(xiàn)了一種過零觸發(fā)，實現(xiàn)負載交流功率的無級調(diào)節(jié)即晶閘管調(diào)功器。交流——可變交流。三、逆變與變頻直流輸電：將三相高壓交流整流為高壓直流，由高壓直流遠距離輸送以減少損耗。上海本地西門康IGBT模塊

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