IGBT的技術發展趨勢

    1、IGBT的研制

    在IGBT的研制中,要求功率開關電源適配器降低損耗,提高效率?提高性能,其研究的技術領域有：

     ①IGBT的開關電源適配器損耗與性能,開關電源適配器的損耗分為兩類：一類是電源適配器的通態正常(導通）損耗;另一類是從通態向斷態(從斷態向通態）轉換的開關電源適配器損耗。lGBT的特性有正常損耗(集電極?發射極間飽和電壓Uce(sat))特性和開關特性(斷開時間toff,有的用導通時間ton》,擊穿性能有閉鎖性能?短路性能,di/dt和dv/dt性能。

     ②改進開關電源適配器特性的技術,為改進開關電源適配器特性所研制的技術主要是使濃度與層的厚度達到最佳化,減少成為儲存載流子的空穴,使IGBT特有的集電極電流拖尾部分減少,通過單元圖形的最佳化減少輸人阻抗Rg使MOSFET部分極電荷充放電時間高速化,在高速化功率器件的基礎上所采用的技術,縮知載流子的消滅時間,作為壽命時間限制方法,一般常采用重金屬擴散和電子射線照射等方法,通過壽命時間的控制,可以控制Ic的關斷特性,降低MOSFET部分的極電容量,可使充放電時間達到高速化。

     ③降低U=技術,降低Uc=技術是通過濃度,層的厚度及保度的最佳化來降低電阻部分,借助精細化,提高單位面積的電流密度,使L與L的比達到最佳化,擴大MOSFET的反型層(陶道)單位芯片面積,減少道電阻,利用開關電源適配器特性的改進技術,提高了壽命時間限制量,若加大壽命時間限制量,開關電源適配器特性能實現高速化,U=上升,在IGBT中,U=與開關電源適配器特性處于相關關系中,借助壽命時間控制,在該相關關系上可以找到你想要的任意工作狀態。

     ④提高擊穿性能技米,提高擊穿性能技術主要采取的是,抑制寄生NPN晶體管工作，抑制電場和電流集中

  2.IGBT的主要參數

       最大集射網電壓Uces由內部PNP晶體管的擊穿電壓確定;最大集電極電流Lc包括額定直流電流Lcp和1ms脈寬最大電流Icp;最大集電極功耗Pcm為正常工溫度下允許的最大功耗?

        IGBT的特性和參數特點是:開關電源適配器速度度高,開關電源適配器損耗小,在電壓為1000V以上時,開關電源適配器損耗只有GTR的1/10,與功率MOSFET相當:在相同電壓和電流定額的情況下,安全工作區比GTR大,且具有耐脈沖電流沖擊能力:通態壓降比VDMENFET低,特別是在電流較大的區域;輸入阻抗高,輸入特性與MOSFET類創;IGBT與MOSFET和GTR相比,其耐壓和通流能力還可以進一步提高,同時保持開關電源適配器頻率高的特點。

  3.IGBT的擎住效應和安全工作區

         寄生晶閘管由一個N-PN+晶體管和作為主開關電源適配器的P+N-P晶體管組成。擎住效應或自鎖效應是指,NPN晶體管基極與發射極之間存在體區短路電阻,P形體區的橫向空穴電流會在該電阻上產生壓降,相當于對J3結施加正偏壓,一旦J3開通,柵極就會失去對集電極電流的控制作用,電流失控,動態擊住效應比靜態住效應所允許的集電極電流小。

         正編安全工作區(A)由最大集電極電流?最大集射極問電壓和最大集電極功耗確定

        反向偏置安全工作區(FBSOA)由最大集電極電流,最大集射極間電壓和最大允許電壓上升率duce/dt確定?

        擎住效應管限制IGBT電流容量提高,20世紀90年代中后期這個問題逐得到解決，IGBT往往與反并聯的快速二極管封裝在一起,制成模塊,成為逆導器件。