芝识课堂【分立半导体】—微电子时代的“开启者”：晶体管（下）

时间：2021-08-19 16:23:10

关键字：半导体晶体管

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[导读]点击“东芝半导体”，马上加入我们哦！在上个世纪六七十年代，单极型和双极型器件皆无法同时满足通态电阻与电路功耗的要求，而随后问世的IGBT，凭借其驱动功率小、导通压降低和控制电路简单的特点有效地解决了这一难题。本期的芝识课堂，我们就为大家来详细地介绍一下IGBT。IGBT>>>IG...

点击“东芝半导体”，马上加入我们哦！

在上个世纪六七十年代，单极型和双极型器件皆无法同时满足通态电阻与电路功耗的要求，而随后问世的IGBT，凭借其驱动功率小、导通压降低和控制电路简单的特点有效地解决了这一难题。本期的芝识课堂，我们就为大家来详细地介绍一下IGBT。

IGBT>>>IGBT即绝缘栅双极晶体管，是由BJT和MOS组成的复合全控型电压驱动功率半导体器件。它将前级的电压驱动MOSFET和后级的允许大电流流过的晶体管相结合，是一种适合于大电流控制的器件。

IGBT的内部等效电路图

IGBT工作原理

如下图所示，图示中的上半部分为一个典型的MOSFET结构，作为输入极，下半部分是PNP型晶体管结构，作为输出极。当在IGBT栅极施加正电压时，将在栅极下面的P层中形成反转层，则MOSFET导通。当它导通后可以为下半部分的PNP晶体管提供基极电流使其呈导通状态。若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOSFET截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管关断。

IGBT工作原理图

IEGT

在高压电路中，IGBT由于发射极侧漂移层（N型层）的载流子浓度较低，所以难以获得低VCE(sat)特性。注入增强栅晶体管（IEGT）的开发利用则弥补了这一问题。IEGT也是东芝专属的器件名称和专利产品。

IEGT具有和IGBT相似的结构、输出特性和驱动特性。它有一个沟槽栅结构。与IGBT相比，IEGT的栅极更深，增加了栅极至发射极的电阻从而阻止了载流子通过发射极侧，使得发射极侧的载流子浓度升高，高的载流子密度降低了漂移层的电阻，使VCE(sat)降低。

IEGT的结构和载流子密度

IGBT的应用

IGBT适用于驱动电路简单、电流大的应用，目前以50kHz以下的软开关IH（感应加热）设备、家用电器、车辆和各种交流驱动应用为主。未来，它有望扩展到更多的交流驱动中。

IGBT的应用范围

总结

至此，晶体管这一章节的内容就为大家介绍完毕了，简单地课堂总结一下：

· BJT：输入阻抗低、反向电容大、安全工作区域小

· MOSFET：开关速度快、导通压降大、安全工作区域大