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IGBT的基本结构要点

更新时间：2019-12-08 10:41:30 大小：2M 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

绝缘栅双极晶体管本质上是一个场效应晶体管，只是在漏极和漏区之间多了

一个 P 型层。根据国际电工委员会 IEC ／ TC （ CO ） 13 3 9 文件

建议，其各部分名称基本沿用场效应晶体管的相应命名。

图 2 － 53 所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构， N+ 区称

为源区，附于其上的电极称为源极。N+ 区称为漏区。器件的控制区为栅区，

附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的P 型区

（包括P+ 和P 一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区

（ Subchannel region ）。而在漏区另一侧的P+ 区称为漏注入区

（ Drain injector ），它是 IGBT 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形

成 PNP 双极晶体管，起发射极的作用， 向漏极注入空穴，进行导电调制，以降

低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。

为了兼顾长期以来人们的习惯， IEC 规定：源极引出的电极端子（含电极端）

称为发射极端（子），漏极引出的电极端（子）称为集电极端（子）。这又回到

双极晶体管的术语了。但仅此而已。

IGBT 的结构剖面图如图2 － 53 所示。它在结构上类似于MOSFET ，其

不同点在于 IGBT 是在 N 沟道功率 MOSFET 的 N+ 基板（漏极）上增加

了一个P+ 基板（ IGBT 的集电极），形成PN 结j1 ，并由此引出漏极、栅

极和源极则完全与MOSFET 相似。


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IGBT 的基本结构  
绝缘栅双极晶体管本质上是一个场效应晶体管，只是在漏极和漏区之间多了  
一个 P 型层。根据国际电 工委员会 IEC ／ TC （ CO ） 13 3 9 文件  
建议，其各部分名称基本沿用场效应晶体管的相应命名。  
图 2 － 53 所示为一个 N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构， N+ 区称  
为源区，附于其上的电极称为源极。 N+ 区称为漏区。器件的控制区为栅区，  
附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的  
（包括 P+ 和 P 一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区  
（ Subchannel region ）。而在漏区另一侧的 P+ 区称为漏注入区  
P 型区  
（ Drain injector ），它是 IGBT 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形  
成 PNP 双极晶体管，起发射极的作用， 向漏极注入空穴，进行导电调制，以降  
低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。  
为了兼顾长期以来人们的习惯， IEC 规定：源极引出的电极端子 （含电极端）  
称为发射极端（子），漏极引出的电极端（子）称为集电极端（子）。这又回到  
双极晶体管的术语了。但仅此而已。  
IGBT 的结构剖面图如图 2 － 53 所示。它在结构上类似于 MOSFET ，其  
不同点在于 IGBT 是在 N 沟道功率 MOSFET 的 N+ 基板（漏极）上增加  
了一个 P+ 基板（ IGBT 的集电极），形成 PN 结 j1 ，并由此引出漏极、栅  
极和源极则完全与 MOSFET 相似。  
由图 2 － 5 4 可以看出， IGBT 相当于一个由 MOSFET 驱动的厚基区  
GTR ，其简化等效电路如图 2 － 55 所示。图中 Rdr 是厚基区 GTR 的扩展  
电阻。 IGBT 是以 GTR 为主导件、  
MOSFET 为驱动件的复合结构。  
N 沟道 IGBT 的图形符号有两种，如图 2 － 56 。所示。实际应用时，常使  
用图 2 － 5 6b 所示的符号。  
对于 P 沟道，图形符号中的箭头方向恰好相反，如图  
2 － 57 所示。  
IGBT 的开通和关断是由栅极电压来控制的。当栅极加正电压时，  
MOSFET 内  
形成沟道，并为 PNP 晶体管提供基极电流， 从而使 IGBT 导通，此时，从 P+  
区注到 N 一区进行电导调制， 减少 N 一 区的电阻 Rdr 值，使高耐压的  
IGBT 也具有低的通态压降。在栅极上加负电压时，  
PNP 晶体管的基极电流被切断， IGBT 即关断。  
MOSFET 内的沟道消失，  
正是由于 IGBT 是在 N 沟道 MOSFET 的 N+ 基板上加一层  
基板，形成了四层结构， 由 PNP － NPN 晶体管构成 IGBT 。但是， NPN 晶  
体管和发射极由于铝电极短路，设计时尽可能使 NPN 不起作用。所 以说，  
P+  
IGBT 的基本工作与 NPN 晶体管无关，可以认为是将 N 沟道 MOSFET 作为  
输入极， PNP 晶体管作为输出极的单向达林顿管。  
采取这样的结构可在 N 一层作电导率调制，提高电流密度。这是因 为从  
P+ 基板经过 N+ 层向高电阻的  
N-- 层注入少量载流子的结果。 IGBT 的设  
计是通过 PNP － NPN 晶体管的连接形成晶闸管  
IG BT 的工作原理和工作特性  
IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给  
PNP 晶体管提供基极  
电流，使 IGBT 导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，  
使 IGBT 关断。 IGBT 的驱动方法和 MOSFET 基本相同，只需控制输入极 N  
一沟道 MOSFET ，所以具有高输入阻抗特性。  

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