Концепція дизайну біполярного транзистора з ізольованим затвором

Концепція дизайну біполярного транзистора з ізольованим затвором (IGBT) зосереджена на об’єднанні переваг потужних МОП-транзисторів і біполярних транзисторів (BJT/GTR), щоб подолати обмеження одного пристрою в програмах із високою-напругою та високим{1}}струмом.

 

Основна концепція дизайну

Композитна структура, що доповнює сильні та слабкі сторони
IGBT поєднує високий вхідний опір, роботу-під керуванням напруги та характеристики швидкого перемикання МОП-транзисторів із низьким падінням напруги провідності та високою щільністю струму характеристиками біполярних транзисторів, утворюючи гібридний пристрій «керування напругою + біполярна провідність».

 

Впровадження модуляції провідності для зменшення втрати провідності
Вводячи неосновні носії (дірки) в область дрейфу N⁻, ефект модуляції провідності значно зменшує-опір стану, дозволяючи IGBT підтримувати низьку напругу насичення (Vce(sat)) навіть при високій напрузі, що значно перевершує МОП-транзистори з такою самою напругою.

 

Вертикальна чотири{0}}шарова структура (P⁺/N⁻/P/N⁺) оптимізує стійкість до напруги та струму
Використовуючи структуру вертикальної провідності, товста та злегка легована дрейфова область N⁻ блокує високу напругу, тоді як колектор P⁺ ефективно вводить отвори, врівноважуючи витримку високої напруги та велику здатність до перенесення струму.

 

Контроль ізоляції затвора MOS спрощує схему керування
Затвор контролює формування каналу через ізоляційний шар SiO₂ і може керуватися лише напругою затвора, вимагаючи мінімальної потужності приводу та усуваючи потребу в постійному базовому струмі, як у BJT.

 

Підтримує високу частоту перемикання та високу щільність потужності
Порівняно з тиристорами або GTO, IGBT мають вищу швидкість перемикання (діапазон до ста кГц), а з технологічними досягненнями (такими як мікро-покоління-траншейних і польових-запірних структур) щільність потужності продовжує зростати, що робить їх придатними для сценаріїв високої-частоти та високої{4}}ефективності, таких як транспортні засоби з новою енергією, фотоелектричні інвертори та промислові приводи змінної частоти.