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IGBT模塊絕緣柵雙極型晶體管

日期：2025-08-03 05:00

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摘要：

IGBT模塊絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開(kāi)關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。

IGBT模塊非常適合應(yīng)用於直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。圖1所示為壹個(gè)N 溝道增強(qiáng)型絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu)， N+ 區(qū)稱(chēng)為源區(qū)，附於其上的電極稱(chēng)為源極。N+ 區(qū)稱(chēng)為漏區(qū)。器件的控制區(qū)為柵區(qū)，附於其上的電極稱(chēng)為柵極。溝道在緊靠柵區(qū)邊界形成。在漏、源之間的P 型區(qū)(包括P+ 和P 壹區(qū))(溝道在該區(qū)域形成)，稱(chēng)為亞溝道區(qū)( Subchannel region )。而在漏區(qū)另壹側(cè)的P+ 區(qū)稱(chēng)為漏註入?yún)^(qū)( Drain injector )，它是IGBT 特有的功能區(qū)，與漏區(qū)和亞溝道區(qū)壹起形成PNP 雙極晶體管，起發(fā)射極的作用，向漏極註入空穴，進(jìn)行導(dǎo)電調(diào)制，以降低器件的通態(tài)電壓。附於漏註入?yún)^(qū)上的電極稱(chēng)為漏極。　IGBT 的開(kāi)關(guān)作用是通過(guò)加正向柵極電壓形成溝道，給PNP 晶體管提供基極電流，使IGBT 導(dǎo)通。反之，加反向門(mén)極電壓消除溝道，切斷基極電流，使IGBT 關(guān)斷。IGBT 的驅(qū)動(dòng)方法和MOSFET 基本相同，只需控制輸入極N壹溝道MOSFET ，所以具有高輸入阻抗特性。當(dāng)MOSFET 的溝道形成後，從P+ 基極註入到N 壹層的空穴(少子)，對(duì)N 壹層進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制，減小N 壹層的電阻，使IGBT 在高電壓時(shí)，也具有低的通態(tài)電壓。
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