一種絕緣柵雙極型晶體管——IGBT

什么是IGBT？

IGBT是指絕緣柵雙極型晶體管。 IGBT的縮寫代表“絕緣柵雙極型晶體管"，IGBT的結(jié)構(gòu)是PNP雙極型晶體管，是在MOSFET中添加了P型半導(dǎo)體。

換句話說，等效電路可以被認(rèn)為是輸入部分具有 N 溝道 MOSFET 且輸出部分具有 PNP 雙極晶體管的復(fù)合晶體管電路配置。另一方面，由于可以說在雙極晶體管部分的基礎(chǔ)上具有MOSFET結(jié)構(gòu)，因此具有能夠以小電流產(chǎn)生非常大的輸出電流的特性。

它是一種高性能半導(dǎo)體，比它所基于的 MOSFET 具有更高的耐壓性和更低的損耗。它還具有產(chǎn)生熱量較少的優(yōu)點(diǎn)。 IGBT是日本20世紀(jì)80年代開發(fā)的半導(dǎo)體，當(dāng)時(shí)的結(jié)構(gòu)稱為穿通型。

近年來，晶圓工藝的進(jìn)步導(dǎo)致進(jìn)一步小型化和低成本，并且正在制造非穿通結(jié)構(gòu)和場(chǎng)截止型的IGBT器件。

IGBT的使用

典型應(yīng)用包括變速驅(qū)動(dòng)器和電源轉(zhuǎn)換器，因?yàn)樗鼈兗词乖诟吖β使ぷ鳁l件下也能保持高速。 IGBT的應(yīng)用范圍很廣，大型產(chǎn)品用于逆變器，控制混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車、火車等車輛中的高輸出三相電機(jī)。

還廣泛應(yīng)用于IH炊具、洗衣機(jī)、空調(diào)變頻電路、打印機(jī)等大型家電的電源控制。隨著近年來節(jié)能技術(shù)的進(jìn)步，能夠減少功率損耗的IGBT正在被越來越多的應(yīng)用。

IGBT原理

正如開頭所解釋的，IGBT 具有輸入部分為 MOSFET、輸出部分為雙極晶體管的結(jié)構(gòu)，并且具有結(jié)合了各自特性的特性。 IGBT具有在MOSFET中添加P型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)，其載流子有電子和空穴兩種類型。

由于有兩種類型的載流子，因此開關(guān)速度比MOSFET慢，但比雙極晶體管快，并且耐壓比MOSFET提高。當(dāng)從作為端子輸入部分的柵極施加電壓時(shí)，電流從MOSFET流出，當(dāng)電流傳導(dǎo)到P型半導(dǎo)體時(shí)，雙極晶體管的特性是它可以放大微小的電流。電流量并導(dǎo)致發(fā)射極和集電極之間有大電流流動(dòng)。

此外，與雙極晶體管一樣，發(fā)生電導(dǎo)率調(diào)制，因此可以降低導(dǎo)通電阻并可以增加電流密度。由于集電極和發(fā)射極之間存在恒定的壓降，因此當(dāng)電流較大時(shí)，它們可以比 MOSFET 具有更低的損耗。

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