IGBT 绝缘栅双极晶体管功效特点与工作原理发展趋势
发布时间:2019/4/22 9:37:38 访问次数:7264
迈尔斯me40ag系列
潜水泵是专门设计的
专门用于农业冷却
系统。
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- ADA4895-2ARMZ
- ADAU1401AWBSTZ-RL
- ADC0808CCJ
- ADC0820CCD
- ADE7858ACPZ
- ADF7021BCPZ
- ADG431TQ
- ADG441BNZ
- A0522A
- AD5444YRMZ
- ADC12034CIN
- ADC-830C
- ADM2682EBRIZ-RL7
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- ADP1715ARMZ-R7
绝缘栅双极晶体管（insulate-gate bipolar transistor—igbt）
综合了电力晶体管（giant transistor—gtr）和电力场效应晶体管（power mosfet）的优点，
具有良好的特性，应用领域很广泛；igbt也是三端器件：栅极，集电极和发射极。 igbt(insulatedgatebipolartransistor)是mos结构双极器件，属于具有功率mosfet的高速性能与双极的低电阻性能的功率器件。igbt的应用范围一般都在耐压600v以上、电流10a以上、频率为1khz以上的区域。多使用在工业用电机、民用小容量电机、变换器（逆变器）、照相机的频闪观测器、感应加热（inductionheating）电饭锅等领域。根据封装的不同，
igbt大致分为两种类型，
一种是模压树脂密封的三端单体封装型，从to－3p到小型表面贴装都已形成系列。
一种是把igbt与fwd （fleewheeldiode）成对地（2或6组）封装起来的模块型，主要应用在工业上。模块的类型根据用途的不同，分为多种形状及封装方式，都已形成系列化。igbt是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率mosfet的自然进化。mosfet由于实现一个较高的击穿电压bvdss需要一个源漏通道，而这个通道却具有很高的电阻率，因而造成功率mosfet具有rds(on)数值高的特征，igbt消除了现有功率mosfet的这些主要缺点。虽然最新一代功率mosfet器件大幅度改进了rds(on)特性，但是在高电平时，功率导通损耗仍然要比igbt 高出很多。
igbt较低的压降，转换成一个低vce(sat)的能力，以及igbt的结构，与同一个标准双极器件相比，可支持更高电流密度，并简化 igbt驱动器的原理图。为一个n 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构， n+ 区称为源区，附于其上的电极称为源极。n+ 区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。
在漏、源之间的p 型区（包括p+ 和p 一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（ subchannel region ）。而在漏区另一侧的p+ 区称为漏注入区（ drain injector ），它是igbt 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成pnp 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。igbt 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给pnp 晶体管提供基极电流，使igbt 导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使igbt 关断。
igbt 的驱动方法和mosfet 基本相同，只需控制输入极n一沟道mosfet ，所以具有高输入阻抗特性。当mosfet 的沟道形成后，从p+ 基极注入到n 一层的空穴（少子），对n 一层进行电导调制，减小n 一层的电阻，使igbt 在高电压时，也具有低的通态电压。
n沟型的 igbt工作是通过栅极－发射极间加阀值电压vth以上的（正）电压，在栅极电极正下方的p层上形成反型层（沟道），开始从发射极电极下的n-层注入电子。该电子为p+n-p晶体管的少数载流子，从集电极衬底p+层开始流入空穴，进行电导率调制（双极工作），所以可以降低集电极－发射极间饱和电压。
在发射极电极侧形成n+pn－寄生晶体管。若n+pn－寄生 me40ag晶体管工作，又变成p+n－ pn+晶闸管。电流继续流动，直到输出侧停止供给电流。通过输出信号已不能进行控制。一般将这种状态称为闭锁状态。为了抑制n+pn-寄生晶体管的工作igbt采用尽量缩小p+n-p晶体管的电流放大系数α作为解决闭锁的措施。具体地来说，p+n-p的电流放大系数α设计为0.5以下。 igbt的闭锁电流il为额定电流（直流）的3倍以上。igbt的驱动原理与电力mosfet基本相同，通断由栅射极电压uge决定。
中国科学院微电子研究所成功研制国内首款可产业化igbt芯片，由中国科学院微电子研究所设计研发的15-43a /1200v igbt系列产品（采用planar npt器件结构）在华润微电子工艺平台上流片成功，各项参数均达到设计要求，部分性能优于国外同类产品。
这是我国国内首款自主研制可产业化的igbt（绝缘栅双极晶体管）产品，标志着我国全国产化igbt芯片产业化进程取得了重大突破，拥有了第一条专业的完整通过客户产品设计验证的igbt工艺线。该科研成果主要面向家用电器应用领域，联合江苏矽莱克电子科技有限公司进行市场推广，目前正由国内著名的家电企业用户试用，微电子所和华润微电子将联合进一步推动国产自主igbt产品的大批量生产。
绝缘栅双极晶体管（insulate-gate bipolar transistor—igbt）综合了电力晶体管（giant transistor—gtr）和电力场效应晶体管（power mosfet）的优点，具有良好的特性，应用领域很广泛；igbt也是三端器件：栅极，集电极和发射极。
（ 注：文章配图来自网络，权利归原作所有，特别感谢！）
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综合了电力晶体管（giant transistor—gtr）和电力场效应晶体管（power mosfet）的优点，
具有良好的特性，应用领域很广泛；igbt也是三端器件：栅极，集电极和发射极。 igbt(insulatedgatebipolartransistor)是mos结构双极器件，属于具有功率mosfet的高速性能与双极的低电阻性能的功率器件。igbt的应用范围一般都在耐压600v以上、电流10a以上、频率为1khz以上的区域。多使用在工业用电机、民用小容量电机、变换器（逆变器）、照相机的频闪观测器、感应加热（inductionheating）电饭锅等领域。根据封装的不同，
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igbt较低的压降，转换成一个低vce(sat)的能力，以及igbt的结构，与同一个标准双极器件相比，可支持更高电流密度，并简化 igbt驱动器的原理图。为一个n 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构， n+ 区称为源区，附于其上的电极称为源极。n+ 区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。
在漏、源之间的p 型区（包括p+ 和p 一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（ subchannel region ）。而在漏区另一侧的p+ 区称为漏注入区（ drain injector ），它是igbt 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成pnp 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。igbt 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给pnp 晶体管提供基极电流，使igbt 导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使igbt 关断。
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