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深度解读:到底什么是IGBT?

导读: IGBT全称为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor),所以它是一个有MOSGate的BJT晶体管。奇怪吧,它到底是MOSFET还是BJT?其实都不是又都是。不绕圈子了,他就是MOSFET和BJT的组合体。

  

  电的发现是人类历史的革命,由它产生的动能每天都在源源不断的释放,人对电的需求不亚于人类世界的氧气,如果没有电,人类的文明还会在黑暗中探索。

  然而在电力电子里面,最重要的一个元件就是IGBT。没有IGBT就不会有高铁的便捷生活。

  一说起IGBT,半导体制造的人都以为不就是一个分立器件(Power Disceret)嘛,都很瞧不上眼。然而他和28nm/16nm集成电路制造一样,是国家“02专项”的重点扶持项目,这玩意是现在目前功率电子器件里技术最先进的产品,已经全面取代了传统的Power mosFET,其应用非常广泛,小到家电、大到飞机、舰船、交通、电网等战略性产业,被称为电力电子行业里的“CPU”,长期以来,该产品(包括芯片)还是被垄断在少数IDM手上(FairChild、Infineon、TOSHIBA),位居“十二五”期间国家16个重大技术突破专项中的第二位(简称“02专项”)。

  究竟IGBT是何方神圣?让我们一起来学习它的理论吧。

  1、何为IGBT?

  IGBT全称为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor),所以它是一个有MOSGate的BJT晶体管。奇怪吧,它到底是MOSFET还是BJT?其实都不是又都是。不绕圈子了,他就是MOSFET和BJT的组合体。

  我在前面讲MOSFET和BJT的时候提到过他们的优缺点,MOSFET主要是单一载流子(多子)导电,而BJT是两种载流子导电,所以BJT的驱动电流会比MOSFET大,但是MOSFET的控制级栅极是靠场效应反型来控制的,没有额外的控制端功率损耗。所以IGBT就是利用了MOSFET和BJT的优点组合起来的,兼有MOSFET的栅极电压控制晶体管(高输入阻抗),又利用了BJT的双载流子达到大电流(低导通压降)的目的

  (Voltage-Controlled Bipolar Device)。从而达到驱动功率小、饱和压降低的完美要求,广泛应用于600V以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

  2、传统的功率MOSFET

  为了等一下便于理解IGBT,我还是先讲下Power MOSFET的结构。所谓功率MOS就是要承受大功率,换言之也就是高电压、大电流。我们结合一般的低压MOSFET来讲解如何改变结构实现高压、大电流。

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