IGBT是強電流、高壓應用和快速終端設備用垂直功率MOSFET的自然進化。MOSFET由于實現(xiàn)一個較高的擊穿電壓BVDSS需要一個源漏通道,而這個通道卻具有很高的電阻率,因而造成功率MOSFET具有RDS(on)數(shù)值高的特征,IGBT消除了現(xiàn)有功率MOSFET的這些主要缺點。雖然***一代功率MOSFET器件大幅度改進了RDS(on)特性,但是在高電平時,功率導通損耗仍然要比IGBT 高出很多。IGBT較低的壓降,轉(zhuǎn)換成一個低VCE(sat)的能力,以及IGBT的結(jié)構,與同一個標準雙極器件相比,可支持更高電流密度,并簡化 IGBT驅(qū)動器的原理圖。 [1]由于IGBT模塊為MOSFET結(jié)構,IGBT的柵極通過一層氧化膜與發(fā)射極實現(xiàn)電隔離。閔行區(qū)進口IGBT模塊報價
90年代中期,溝槽柵結(jié)構又返回到一種新概念的IGBT,它是采用從大規(guī)模集成(LSI)工藝借鑒來的硅干法刻蝕技術實現(xiàn)的新刻蝕工藝,但仍然是穿通(PT)型芯片結(jié)構。[4]在這種溝槽結(jié)構中,實現(xiàn)了在通態(tài)電壓和關斷時間之間折衷的更重要的改進。硅芯片的重直結(jié)構也得到了急劇的轉(zhuǎn)變,先是采用非穿通(NPT)結(jié)構,繼而變化成弱穿通(LPT)結(jié)構,這就使安全工作區(qū)(SOA)得到同表面柵結(jié)構演變類似的改善。這次從穿通(PT)型技術先進到非穿通(NPT)型技術,是**基本的,也是很重大的概念變化。這就是:穿通(PT)技術會有比較高的載流子注入系數(shù),而由于它要求對少數(shù)載流子壽命進行控制致使其輸運效率變壞。虹口區(qū)如何IGBT模塊銷售廠家由于此氧化膜很薄,其擊穿電壓一般達到20~30V。
1979年,MOS柵功率開關器件作為IGBT概念的先驅(qū)即已被介紹到世間。這種器件表現(xiàn)為一個類晶閘管的結(jié)構(P-N-P-N四層組成),其特點是通過強堿濕法刻蝕工藝形成了V形槽柵。80年代初期,用于功率MOSFET制造技術的DMOS(雙擴散形成的金屬-氧化物-半導體)工藝被采用到IGBT中來。[2]在那個時候,硅芯片的結(jié)構是一種較厚的NPT(非穿通)型設計。后來,通過采用PT(穿通)型結(jié)構的方法得到了在參數(shù)折衷方面的一個***改進,這是隨著硅片上外延的技術進步,以及采用對應給定阻斷電壓所設計的n+緩沖層而進展的[3]。幾年當中,這種在采用PT設計的外延片上制備的DMOS平面柵結(jié)構,其設計規(guī)則從5微米先進到3微米。
當柵極和發(fā)射極短接并在集電極端子施加一個正電壓時,P/NJ3結(jié)受反向電壓控制。此時,仍然是由N漂移區(qū)中的耗盡層承受外部施加的電壓。 [2]閂鎖IGBT在集電極與發(fā)射極之間有一個寄生PNPN晶閘管。在特殊條件下,這種寄生器件會導通。這種現(xiàn)象會使集電極與發(fā)射極之間的電流量增加,對等效MOSFET的控制能力降低,通常還會引起器件擊穿問題。晶閘管導通現(xiàn)象被稱為IGBT閂鎖,具體地說,這種缺陷的原因互不相同,與器件的狀態(tài)有密切關系。通常情況下,靜態(tài)和動態(tài)閂鎖有如下主要區(qū)別:特別是用作高頻開關時,由于開關損耗增大,發(fā)熱加劇,選用時應該降等使用。
IGBT 的伏安特性是指以柵源電壓Ugs 為參變量時,漏極電流與柵極電壓之間的關系曲線。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs 的控制,Ugs 越高, Id 越大。它與GTR 的輸出特性相似.也可分為飽和區(qū)1 、放大區(qū)2 和擊穿特性3 部分。在截止狀態(tài)下的IGBT ,正向電壓由J2 結(jié)承擔,反向電壓由J1結(jié)承擔。如果無N+ 緩沖區(qū),則正反向阻斷電壓可以做到同樣水平,加入N+緩沖區(qū)后,反向關斷電壓只能達到幾十伏水平,因此限制了IGBT 的某些應用范圍。IGBT 的轉(zhuǎn)移特性是指輸出漏極電流Id 與柵源電壓Ugs 之間的關系曲線。它與MOSFET 的轉(zhuǎn)移特性相同,當柵源電壓小于開啟電壓Ugs(th) 時,IGBT 處于關斷狀態(tài)。在IGBT 導通后的大部分漏極電流范圍內(nèi), Id 與Ugs呈線性關系。比較高柵源電壓受比較大漏極電流限制,其比較好值一般取為15V左右。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅(qū)動電流較大;上海質(zhì)量IGBT模塊銷售價格
因此因靜電而導致柵極擊穿是IGBT失效的常見原因之一。閔行區(qū)進口IGBT模塊報價
fsw max. : 比較高開關頻率IoutAV :單路的平均電流QG : 門極電壓差時的 IGBT門極總電荷RG extern : IGBT 外部的門極電阻RG intern : IGBT 芯片內(nèi)部的門極電阻但是實際上在很多情況下,數(shù)據(jù)手冊中這個門極電荷參數(shù)沒有給出,門極電壓在上升過程中的充電過程也沒有描述。這時候比較好是按照 IEC 60747-9-2001 - Semiconductor devices -Discrete devices - Part 9: Insulated-gate bipolar transistors (IGBTs)所給出的測試方法測量出開通能量E,然后再計算出QG。E = ∫IG · ΔUGE · dt= QG · ΔUGE閔行區(qū)進口IGBT模塊報價
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