Isolerad port bipolär transistor designkoncept

Designkonceptet för IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) fokuserar på att integrera fördelarna med effekt-MOSFET:er och bipolära junction-transistorer (BJT/GTR) för att övervinna begränsningarna hos en enda enhet i hög-högspännings-, hög-tillämpningar.

 

Kärndesignkoncept

Sammansatt struktur, kompletterande styrkor och svagheter
IGBT kombinerar den höga ingångsimpedansen, spänningsdrivna-driften och snabba växlingsegenskaperna hos MOSFET:er med det låga ledningsspänningsfallet och höga strömtäthetsegenskaperna hos BJT:er, och bildar en hybridenhet av "spänningskontroll + bipolär ledning".

 

Implementering av konduktivitetsmodulering för att minska konduktivitetsförluster
Genom att injicera minoritetsbärare (hål) i N⁻-driftområdet minskar konduktivitetsmoduleringseffekten avsevärt på-tillståndsresistans, vilket gör att IGBT kan bibehålla en låg mättnadsspänning (Vce(sat)) även vid hög spänning, mycket överlägsen MOSFET:er med samma spänningsklassificering.

 

Vertikal fyra-lagerstruktur (P⁺/N⁻/P/N⁺) optimerar spänningsmotstånd och strömkapacitet
Genom att använda en vertikal ledningsstruktur har den tjocka och lätt dopade N⁻-driftregionen högspänningsblockering, medan P⁺-kollektorn effektivt injicerar hål, balanserar högspänningsmotstånd och stor strömförande förmåga.

 

MOS-portisoleringskontroll förenklar körkretsen
Grinden styr kanalbildning genom ett SiO₂-isoleringsskikt och kan drivas av enbart grindspänning, vilket kräver minimal drivkraft och eliminerar behovet av kontinuerlig basström som en BJT.

 

Stöder High Switching Frequency och High Power Density
Jämfört med tyristorer eller GTO:er har IGBT:er snabbare växlingshastigheter (upp till hundra kHz-intervallet), och med tekniska framsteg (såsom sjunde-generationens mikro-dike- och fält-stoppstrukturer), fortsätter effekttätheten att öka, vilket gör dem lämpliga för hög-frekventa{4} fordonsscenarier, t.ex. fotovoltaiska växelriktare och industriella frekvensomriktare.