IGBT的主要I-V特性

IGBT可以理解為與PiN二極管串聯(lián)的MOSFET或者具有由達(dá)林頓結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的寬基區(qū)的PNP。前者可以理解其特點(diǎn)，后者是其原理。由于溝道開路產(chǎn)生的電流必須滿足漂移電流和漂移電阻大于0.7V的乘積，所以MOSFET的I-V曲線似乎向后移動(dòng)（>0.7V），使得P+襯底和N-漂移P-N結(jié)可以向前工作，否則溝道開路就不能工作。

最后，讓我們吹噓一下吧。你經(jīng)常聽說第一代IGBT，直到第六代IGBT。這些是什么意思？

1)第一代：他是IGBT的雛形，最簡(jiǎn)單的原理結(jié)構(gòu)，因此他必須改進(jìn)N驅(qū)動(dòng)來提高耐壓，所以導(dǎo)通電阻和關(guān)斷功耗相對(duì)較高，所以沒有得到廣泛的應(yīng)用。

2)第二代：PT-IGBT，由于耗盡層不能穿透N+緩沖層，所以基區(qū)電場(chǎng)呈梯形分布，從而降低了芯片厚度和功耗。這主要是西門子1990年至1995年生產(chǎn)的BSM150GB120DN1（“DN1”指第一代）。它具有600V（與GTR特性相似）的優(yōu)點(diǎn)，并且當(dāng)達(dá)到1200V時(shí)，會(huì)遇到外延厚度的高成本和低可靠性（摻雜濃度和厚度均勻性差）的問題。

3)第三代：NPT-IGBT采用離子注入技術(shù)代替外延技術(shù)產(chǎn)生P+集電極(透明集電極技術(shù))，可以精確控制結(jié)深，控制發(fā)射效率，提高載流子提取速度，降低截止損耗，維持初始載流子壽命在基區(qū)不影響穩(wěn)態(tài)功耗，并且具有正溫度系數(shù)。點(diǎn)，由于該技術(shù)相對(duì)成熟，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)損耗和截止損耗的良好折衷，因此得到了廣泛的應(yīng)用。該代表公司仍然是西門子第一家采用FZ（區(qū)域熔煉法）代替大塊產(chǎn)品的外延，代表BSM200GB120DN2，VCE>1200V，Vce（sat）=2.1V。

4)第四代：溝槽IGBT，最大的改進(jìn)是采用溝槽結(jié)構(gòu)，溝道從表面到垂直平面，基區(qū)PIN效應(yīng)增強(qiáng)，柵極附近的載流子濃度增加，從而改善了電導(dǎo)率調(diào)制效應(yīng)，降低了導(dǎo)通電阻。同時(shí)，由于溝道不是在表面上，JFET效應(yīng)被消除，因此柵密度的增加不受限制，而且在柵面積上也不受限制。第四代IGBT繼續(xù)采用第三代集電極P+注入技術(shù)，并增加了第二代PT技術(shù)作為場(chǎng)端接層、有效的超高壓耐受能力等。采用二次注射技術(shù)比較困難。此時(shí)，英飛凌的減薄技術(shù)是世界首創(chuàng)。在1200V時(shí)，其厚度可以減小到120-140μm(NPT-IGBT需要200μm)，在600V時(shí)甚至可以減小到70μm。

5)第五代：FS-IGBT和第六代FS-溝槽。第五代和第六代產(chǎn)品是IGBT在經(jīng)歷了上述四個(gè)技術(shù)改進(jìn)實(shí)踐之后各種技術(shù)措施的組合。第五代IGBT是第四代產(chǎn)品“透明集電極技術(shù)”和“電場(chǎng)終止技術(shù)”的結(jié)合。第六代產(chǎn)品是基于第五代槽型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，具有全新的面貌。

目前，中國(guó)總的能源效率約為33%，比發(fā)達(dá)國(guó)家低約10個(gè)百分點(diǎn)。當(dāng)前，我國(guó)節(jié)能工作面臨著更大的壓力。