IGBT的提出
MOSFET的結(jié)構(gòu)是在低摻雜的襯底上制作高摻雜的源漏區(qū)，當(dāng)漏電壓增加時(shí)，耗盡區(qū)主要向低摻雜的襯底一側(cè)延伸，當(dāng)耗盡區(qū)延伸到源區(qū)時(shí)，器件便產(chǎn)生穿通。因此，要提高器件的耐壓水平，可以提高襯底的摻雜，但襯底摻雜由閾值電壓決定，不能無限提高。在結(jié)構(gòu)上，可以增加溝道長(zhǎng)度L，但這樣一來，期間的寬長(zhǎng)比減小，工作電流減小，因此，這種結(jié)構(gòu)不容易實(shí)現(xiàn)MOS功率器件的高壓大電流。為解決這一問題，各種新結(jié)構(gòu)被提出，有LDMOS(lateraldoublediffusedMOS，橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)，VVMOS(verticalV-grooveMOS)，VUMOS(verticalU-grooveMOS)，VDMOS(verticaldoublediffusedMOS)。一系列的改進(jìn)之后，VDMOS克服了很多缺點(diǎn)，但導(dǎo)通電阻還是較大。
于是人們開拓了一個(gè)新思路，一方面保留功率MOS的優(yōu)點(diǎn)，另一方面引入一個(gè)雙極結(jié)型結(jié)構(gòu)，這樣，在器件導(dǎo)通時(shí)，雙極結(jié)型結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生少數(shù)載流子注入效應(yīng)，從而對(duì)n-漂移區(qū)的電導(dǎo)率進(jìn)行調(diào)制，即電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，從而有效地降低n-漂移區(qū)的電阻率和器件的導(dǎo)通電阻。圖1為最基本的IGBT結(jié)構(gòu)圖。
IGBT主要缺點(diǎn)
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圖1基本IGBT結(jié)構(gòu)圖
IGBT在克服了VDMOS缺點(diǎn)的同時(shí)，又帶來了其自身固有的結(jié)構(gòu)缺陷。IGBT隱含一種柵控四層pnpn晶閘管結(jié)構(gòu)，這種寄生結(jié)構(gòu)在一定的工作條件下會(huì)發(fā)生閂鎖。閂鎖會(huì)使IGBT失去柵控能力，器件無法自行關(guān)斷，甚至?xí)䦟GBT永久性燒毀。也就是說，IGBT的最大工作電流受寄生晶閘管閂鎖效應(yīng)的限制。
IGBT應(yīng)用領(lǐng)域
IGBT的應(yīng)用范圍一般都在耐壓600V以上、電流10A以上、頻率為1kHz以上的區(qū)域。鑒于IGBT的參數(shù)特性，目前IGBT主要應(yīng)用在電機(jī)、變換器(逆變器)、變頻器、UPS、EPS電源、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備等工業(yè)控制領(lǐng)域。在上述應(yīng)用領(lǐng)域中IGBT憑借著電壓控制、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，開關(guān)頻率高、開關(guān)損耗小，可實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)在600V及以上中壓應(yīng)用領(lǐng)域中競(jìng)爭(zhēng)力逐步顯現(xiàn)，在UPS、開關(guān)電源、電車、交流電機(jī)控制中已逐步替代GTO、GTR。
附：
BUCK電路中的開關(guān)器件，通常可采用IGBT、GRT、GTO、MOSFET。
可關(guān)斷晶閘管GTO(GateTurn-OffThyristor)亦稱門控晶閘管。其主要特點(diǎn)為，當(dāng)門極加負(fù)向觸發(fā)信號(hào)時(shí)晶閘管能自行關(guān)斷。可關(guān)斷晶閘管也屬于PNPN四層三端器件，其結(jié)構(gòu)及等效電路和普通晶閘管相同，
電力晶體管(GTR)GTR,GiantTransistor的縮寫，電力晶體管是一種雙極型大功率高反壓晶體管，由于其功率非常大，所以，它又被稱作為巨型晶體管，簡(jiǎn)稱GTR。
