IGBT的技术发展趋势

    1、IGBT的研制

    在IGBT的研制中,要求功率开关电源适配器降低损耗,提高效率､提高性能,其研究的技术领域有：

     ①IGBT的开关电源适配器损耗与性能,开关电源适配器的损耗分为两类：一类是电源适配器的通态正常(导通）损耗;另一类是从通态向断态(从断态向通态）转换的开关电源适配器损耗。lGBT的特性有正常损耗(集电极､发射极间饱和电压Uce(sat))特性和开关特性(断开时间toff,有的用导通时间ton》,击穿性能有闭锁性能､短路性能,di/dt和dv/dt性能。

     ②改进开关电源适配器特性的技术,为改进开关电源适配器特性所研制的技术主要是使浓度与层的厚度达到最佳化,减少成为储存载流子的空穴,使IGBT特有的集电极电流拖尾部分减少,通过单元图形的最佳化减少输人阻抗Rg使MOSFET部分极电荷充放电时间高速化,在高速化功率器件的基础上所采用的技术,缩知载流子的消灭时间,作为寿命时间限制方法,一般常采用重金属扩散和电子射线照射等方法,通过寿命时间的控制,可以控制Ic的关断特性,降低MOSFET部分的极电容量,可使充放电时间达到高速化。

     ③降低U=技术,降低Uc=技术是通过浓度,层的厚度及保度的最佳化来降低电阻部分,借助精细化,提高单位面积的电流密度,使L与L的比达到最佳化,扩大MOSFET的反型层(陶道)单位芯片面积,减少道电阻,利用开关电源适配器特性的改进技术,提高了寿命时间限制量,若加大寿命时间限制量,开关电源适配器特性能实现高速化,U=上升,在IGBT中,U=与开关电源适配器特性处于相关关系中,借助寿命时间控制,在该相关关系上可以找到你想要的任意工作状态。

     ④提高击穿性能技米,提高击穿性能技术主要采取的是,抑制寄生NPN晶体管工作，抑制电场和电流集中

  2.IGBT的主要参数

       最大集射网电压Uces由内部PNP晶体管的击穿电压确定;最大集电极电流Lc包括额定直流电流Lcp和1ms脉宽最大电流Icp;最大集电极功耗Pcm为正常工温度下允许的最大功耗｡

        IGBT的特性和参数特点是:开关电源适配器速度度高,开关电源适配器损耗小,在电压为1000V以上时,开关电源适配器损耗只有GTR的1/10,与功率MOSFET相当:在相同电压和电流定额的情况下,安全工作区比GTR大,且具有耐脉冲电流冲击能力:通态压降比VDMENFET低,特别是在电流较大的区域;输入阻抗高,输入特性与MOSFET类创;IGBT与MOSFET和GTR相比,其耐压和通流能力还可以进一步提高,同时保持开关电源适配器频率高的特点。

  3.IGBT的擎住效应和安全工作区

         寄生晶闸管由一个N-PN+晶体管和作为主开关电源适配器的P+N-P晶体管组成。擎住效应或自锁效应是指,NPN晶体管基极与发射极之间存在体区短路电阻,P形体区的横向空穴电流会在该电阻上产生压降,相当于对J3结施加正偏压,一旦J3开通,栅极就会失去对集电极电流的控制作用,电流失控,动态擊住效应比静态住效应所允许的集电极电流小。

         正编安全工作区(A)由最大集电极电流､最大集射极问电压和最大集电极功耗确定

        反向偏置安全工作区(FBSOA)由最大集电极电流,最大集射极间电压和最大允许电压上升率duce/dt确定｡

        擎住效应管限制IGBT电流容量提高,20世纪90年代中后期这个问题逐得到解决，IGBT往往与反并联的快速二极管封装在一起,制成模块,成为逆导器件。