IGBT工作原理是什么？IGBT正向耐壓、反向耐壓了解嗎

今天，小編將在這篇文章中為大家?guī)?a href="/tags/IGBT" target="_blank">IGBT的有關報道，通過閱讀這篇文章，大家可以對它具備清晰的認識，主要內容如下。

一、IGBT的工作原理

IGBT由柵極（G）、發(fā)射極（E）和集電極（C）三個極控制。如圖1，IGBT的開關作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP晶體管提供基極電流，使IGBT導通。反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流，使IGBT關斷。由圖2可知，若在IGBT的柵極和發(fā)射極之間加上驅動正電壓，則MOSFET導通，這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導通;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，使得晶體管截止。

圖1 IGBT 結構圖

圖2 IGBT電氣符號（左）與等效的電路圖（右）

如果IGBT柵極與發(fā)射極之間的電壓，即驅動電壓過低則IGBT不能穩(wěn)定的工作，如果過高甚至超過柵極—發(fā)射極之間的耐壓，則IGBT可能會永久損壞。同樣，如果IGBT集電極與發(fā)射極之間的電壓超過允許值，則流過IGBT的電流會超限，導致IGBT的結溫超過允許值，此時IGBT也有可能會永久損壞。

二、IGBT正向耐壓和反向耐壓

正向耐壓：

ＲB-IGBT除終端結構外和傳統(tǒng)的縱向NPT-IGBT基本相同，其有源區(qū)在正面，包括多晶硅柵極、n+發(fā)射區(qū)和p基區(qū)，然后有源區(qū)的下面是n-漂移區(qū)，最后是集電極。當集射極之間加正電壓時，由p-基區(qū)和n-漂移區(qū)形成的反偏PN結來承擔外部電壓，為了提高擊穿電壓和抑制閂鎖，往往會將發(fā)射極的n+源區(qū)和p-基區(qū)短接。在正向阻斷時，為了提高擊穿電壓和抑制閂鎖，一定的終端技術是必要的，比較常見的有兩種：在p-基區(qū)旁加浮空場環(huán)和場板技術，其他的技術還包括結終端擴展、斜角邊緣終端技術等。下圖是加浮空場環(huán)的情況：

雖然方法不同，但都是為了防止電場的局部集中而在終端區(qū)域發(fā)生雪崩擊穿。由于比較厚的n-漂移區(qū)和出色的正面終端，使得器件具有很高的正向耐壓能力。

反向耐壓

NPT-IGBT 結構雖然沒有緩沖層，但是它的反向阻斷能力依然很差，因為芯片的尺寸是有限的，在切割芯片時，如果切割線穿過了承受高壓的pn結，晶格損傷和應力會引起很大的反向漏電流，導致?lián)舸╇妷汉烷L期穩(wěn)定性的降低。早期的反向終端采用的是臺面刻蝕技術，通過重摻雜(p+)的集電極和低摻雜(n-) 的漂移區(qū)形成的pn結和深槽的正斜角來阻斷反向電壓，這種深溝槽將有晶格損傷的表面隔離，因而沒有形成很大的漏電流?？傊?，RB-IGBT是在NPT-IGBT的基礎上，通過特有的終端技術和摻雜技術來，減小漏電流，同時形成反偏的PN結來提高擊穿電壓，相當于串聯(lián)了一個耐高壓的二極管，使得IGBT具有反向耐壓能力。都是利用PN結來隔離晶格損傷的表面。

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