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IGBT综述分析

更新时间：2019-11-30 11:37:12 大小：18K 上传用户：xuzhen1查看TA发布的资源 标签：igbt 下载积分：0分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

引言

由于电能的广泛应用，所以与之相关的功率处理器件应运而生。作为电力电

子器件发展的核心， 功率半导体器件在相当大的程度上决定了各种电力电子体系

的运作可靠性以及实现所需成本， 因而成为现代电力电子技术发展的重要环节之

一。电力电子技术是一门应用在电力领域的新兴电子技术， 就是利用电力电子器

件（如晶闸管、IGBT、MOSFET 等）对电能进行变换与控制的技术。自1957

年美国GE公司研制出世界上第一个工业晶闸管开始，电力电子技术得到了迅猛

的发展，在当前信息化和工业化社会中， 电能的利用无处不在， 小到家庭的照明

系统，大到机车的牵引， 电力电子技术因其功能特征具有高效节能、智能便捷而

得到越来越多的应用， 在世界范围内， 用电总量经过电力电子装置变换和调节的

比例已经成为衡量用电水平的重要指标。功率半导体器件作为电力电子技术的基

础，其主要用于电力系统的传输、变换、配送，机车牵引，工业节能，以及智

能电路控制系统。自半导体器件发明以来， 依次出现了功率二极管、功率三极管、

晶闸管、可控硅、MOSFET、IGBT、Cool MOS 等[4]，根据其工作方式的不

同，主要分作两大类：其中一类是门极电流来驱动的器件， 其主要代表是晶闸

管、可控硅等；另外一类是新型的门极电压控制器件，其主要代表是MOSFET、

IGBT 等，这种新型器件驱动电路简单，能实现较高的工作频率。在其主要范围

和应用领域内具有各自的优势。从以往电力电子技术的发展历史可以看出， 功率

电子技术是随着理论研究的提高与制造工艺技术的革新而迅速发展的。

自1982 年，通用电气公司和美国无线电公司为解决MOSFET 在高压应用时

导通损耗与耐压水平之间的矛盾而提出了绝缘栅双极晶体管（ Insulate Gate

BipolarTransistor，IGBT ）的结构。为了更进一步改善IGBT 的性能，研究人员

针对IGBT 的三个重要结构，即MOS 结构、N 型基区（包括N+缓冲层）和P+集

电极区，考虑了能够提高器件电特性参数的改进方， 尤其是在改善正向饱和压降

VCE(sat)和关断时间toff 之间的折中关系方面不遗余力。


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IGBT综述分析.pdf 18K

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IGBT 发展综述  
引言  
由于电能的广泛应用，所以与之相关的功率处理器件应运而生。作为电力电  
子器件发展的核心，功率半导体器件在相当大的程度上决定了各种电力电子体系  
的运作可靠性以及实现所需成本， 因而成为现代电力电子技术发展的重要环节之  
一。电力电子技术是一门应用在电力领域的新兴电子技术， 就是利用电力电子器  
件（如晶闸管、 IGBT、 MOSFET 等）对电能进行变换与控制的技术。自 1957  
年美国GE公司研制出世界上第一个工业晶闸管开始，电力电子技术得到了迅猛  
的发展，在当前信息化和工业化社会中， 电能的利用无处不在， 小到家庭的照明  
系统，大到机车的牵引， 电力电子技术因其功能特征具有高效节能、 智能便捷而  
得到越来越多的应用， 在世界范围内，用电总量经过电力电子装置变换和调节的  
比例已经成为衡量用电水平的重要指标。 功率半导体器件作为电力电子技术的基  
础，其主要用于电力系统的传输、变换、 配送，机车牵引，工业节能，以及智  
能电路控制系统。自半导体器件发明以来， 依次出现了功率二极管、 功率三极管、  
[4]  
晶闸管、可控硅、 MOSFET、 IGBT、 Cool MOS 等 ，根据其工作方式的不  
同，主要分作两大类：其中一类是门极电流来驱动的器件， 其主要代表是晶闸  
管、可控硅等；另外一类是新型的门极电压控制器件，其主要代表是  
MOSFET、  
IGBT 等，这种新型器件驱动电路简单，能实现较高的工作频率。在其主要范围  
和应用领域内具有各自的优势。 从以往电力电子技术的发展历史可以看出， 功率  
电子技术是随着理论研究的提高与制造工艺技术的革新而迅速发展的。  
自1982 年，通用电气公司和美国无线电公司为解决 MOSFET 在高压应用时  
导通损耗与耐压水平之间的矛盾而提出了绝缘栅双极晶体管（  
Insulate Gate  
BipolarTransistor，IGBT）的结构。为了更进一步改善 IGBT 的性能，研究人员  
+
+
针对IGBT的三个重要结构，即 MOS 结构、N 型基区（包括 N 缓冲层）和 P 集  
电极区，考虑了能够提高器件电特性参数的改进方， 尤其是在改善正向饱和压降  
CE(sat)  
off  
V 和关断时间 t 之间的折中关系方面不遗余力。 IGBT提出以来，已经历三  
十几年的快速发展，各大科研机构及功率半导体公司争先投入巨额资金开发  
IGBT器件。随着工艺水平的不断提高以及工艺设备的不断更新与换代，其电性  
能参数与可靠性也日趋完善。针对不断发展起来的 IGBT 产品，人们多以各阶段  

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