- 什么是IGBT?
- IGBT器件结构
- IGBT工作原理
- 特点及参数对比
一、什么是IGBT？
绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）是在BJT和MOSFET两个器件基础上发展起来的一种新型复合结构的功率器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管。（如下图）
二、IGBT器件结构
把VDMOS背面的Ｎ+衬底更换为Ｐ+衬底，在结构上就变成了IGBT（PT结构IGBT）。（如下图）
图中可以看到，IGBT器件结构及电极名称实际就是MOSFET和BJT的组合，把VDMOS源极引出端子叫发射极（E），漏极引出端叫集电极（C）,栅极引出端仍然叫栅极（G）。
三、IGBT器件原理
当IGBT器件栅极电压为零或小于阈值电压（VG=0或VG
与MOSFET不同点：IGBT无续流体二极管，因此在感性负载应用中通常与FRD器件并联使用。
当栅极电压大于阈值电压（VG>Vth）时，MOS沟道反型导通，在C、E间加正偏压，电子由N+源区流经沟道并垂直地流入N-外延区，由于电子的流入，降低了N-区的电位，使J2结（发射结）正偏，J1结反偏，这时由P+体区、N-漂移区、P+衬底组成的PNP晶体管结构正向导通，使IGBT器件进入正向导通状态。
IGBT器件开关原理：实际上就是通过MOSFET控制BJT的开通与关断的过程。
为什么IGBT高压时仍有较低的通态电压？
IGBT在正向导通状态时，J2结正偏，P+衬底向N-漂移区注入空穴，少子（空穴）的注入使N-区的载流子浓度得到显著提高，产生电导调制效应，降低了N-漂移区的电阻率。克服了高压功率MOS器件导通电阻高的弱点，所以IGBT也称为电导调制场效应晶体管。
四、特点及参数对比
参数 | BJT | IGBT | MOSFET |
驱动方式 | 电流 | 电流 | 电压 |
通态压降 | 低 | 中 | 高 |
开关速度 | 低 | 中 | 高 |
通流能力 | 高 | 中 | 低 |
导电电荷 | 电子、空穴 | 电子、空穴 | 电子 |
应用频率 | 低(<10KHz) | 中(10~100KHz) | 高(100-500KHz) |
IGBT作为压控器件具有输入阻抗高、开关速度快、饱和压降低、耐压高、电流大等特点。主要应用在电力控制、汽车电子、电源、航天、家用电器、太阳能电池等中功率应用领域。
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