絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為電力電子變換器中的一種重要電力半導(dǎo)體器件已經(jīng)持續(xù)增長了若干年，這是因?yàn)樗闺娏﹄娮幼儞Q裝置和設(shè)備實(shí)現(xiàn)了更高的效率，也實(shí)現(xiàn)了小型化的設(shè)計(jì)。這就意味著IGBT的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)擴(kuò)展到很寬的范圍，不僅在工業(yè)中，而且在許多其他功率變換系統(tǒng)中，它已經(jīng)取代了功率雙極型晶體管（BJT）、功率MOSFET，在高壓大容量電力電子變換器中，出現(xiàn)了與IGCT和晶閘管共同占有全控電力半導(dǎo)體器件的局面。
IGBT在20世紀(jì)80年代初投放市場，當(dāng)時(shí)存在器件溫度特性差而使并聯(lián)運(yùn)行特性差、體內(nèi)載流子積累較多而使關(guān)斷特性差、體內(nèi)寄生晶閘管的擎住效應(yīng)使器件運(yùn)行區(qū)域受限制等，隨著這些問題逐漸被解決，IGBT才開始得到廣泛的應(yīng)用，其作為混合型器件的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)得越來越明顯。 IGBT可以認(rèn)為是從VDMOSFET演化而來的，對比VDMOSFET和最初的IGBT概念提出時(shí)的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。不難看出，這兩種器件的上半部分基本上是完全相同的，只是在下半部分有明顯差別：IGBT比VDMOSFET多了一個(gè)P+層，從而多了一個(gè)大面積的PN結(jié)。其基本出發(fā)點(diǎn)是，提出了在VDMOSFET結(jié)構(gòu)中引入一個(gè)漏極側(cè)PN結(jié)，以提供正向注入少數(shù)載流子來實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)調(diào)制而降低通態(tài)壓降的基本方案。 圖1 VDMOSFET與IGBT結(jié)構(gòu)對比 3）從集電極出發(fā)，經(jīng)過P+層、N+N-層和MOS柵結(jié)構(gòu)中的P層和N層到達(dá)發(fā)射極的晶閘管通路，即寄生晶閘管通路。 顯然，這三個(gè)通路可以看成為并聯(lián)關(guān)系，如圖4a所示經(jīng)過整合，IGBT的等效器件電路構(gòu)成如圖4b所示。其中，寄生的晶閘管看成為MOS柵結(jié)構(gòu)中的寄生NPN晶體管與第一種通路的PNP晶體管兩個(gè)聯(lián)合構(gòu)成。在實(shí)際應(yīng)用中，要防止寄生晶閘管的發(fā)生晶閘效應(yīng)造成器件失控和損壞，即要抑制NPN晶體管的作用，圖中使用虛線表示所不期望的NPN晶體管。不考慮虛線部分，此時(shí)可以將IGBT看成由N溝道MOSFET與PNP晶體管構(gòu)成的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，即MOSFET的漏極與PNP晶體管的基極相連。 圖4 IGBT等效電路 此時(shí)再將圖2中的端子命名和圖4中的等效電路進(jìn)行對比，就更發(fā)現(xiàn)了IGBT端子的命名的有趣之處。在等效電路中，作為IGBT主要功能核心的等效晶體管是PNP型的，PNP晶體管的發(fā)射極連接到IGBT外面時(shí)叫做IGBT的集電極，PNP晶體管的集電極連接到IGBT外面時(shí)叫做IGBT的發(fā)射極；從圖2中的圖形符號(hào)對比看，將此IGBT等效為NPN晶體管（IGBT被設(shè)計(jì)用來代替NPN功率晶體管），但實(shí)際上，IGBT內(nèi)的主要等效晶體管是PNP型的，所示IGBT的科學(xué)而正確的端子命名曾經(jīng)使很多人困惑。 文章來源：艾邦半導(dǎo)體
