IGBT的元胞几何形状决定了其集电极-发射极电流ICE分成了两个部分：
①从多晶硅栅下方的区域引入到Pwell区并引起寄生晶闸管的闩锁的空穴电流Ip；
②直接穿过N-漂移区，并通过Pwell区到发射极的接触而不引起闩锁的空穴电流Ih’；
通过研究这些电流分量的占比，可得到闩锁电流密度随元胞形状的变化而变化。
条形元胞
下图是IGBT条形元胞的结构和空穴电流分布。引起闩锁的空穴电流分量由电流矢量Ip表示。如果LG表示多晶硅栅一半的宽度，Lw表示多晶硅窗口的一半宽度，则空穴电流为：
又因为集电极-发射极电流ICE与空穴电流Ip之间的关系是：
这里可以知道，IGBT的总的电流ICE的一部分ICEαpnp到达发射极，故而得到了Ip的公式。同样的，集电极电流ICE与IGBT元胞的整个区域（(2Lw+2LG)Z有关。
IGBT的空穴电流路径有两个，一个从IGBT从N+发射区下方移动到发射区Contact；另一个则是从P+集电极垂直向上流动到N-漂移区直接达到发射极Contact而不在N+发射区下方移动。所以，引起闩锁的空穴电流仅来自于具有面积=2LGZ的元胞部分，即第一个路径。所以，最终条形元胞的闩锁电流表达式为：
IGBT条形元胞的分流电阻为：
其中，Xjp是Pwell结深，方块电阻率ρsB=ρB/Xjp。又因为闩锁触发条件是分流电阻Rs上的电压降必须等于二极管的内建电势。因此，结合上式，条形元胞中发生闩锁时的集电极-发射极电流为：
所以，对应的集电极-发射极电流密度为：
圆形元胞
从多晶硅栅下方的所有边缘都汇聚到Pwell的空穴电流分量Ip由下图所示。此时IGBT圆形元胞的面积为[2(Lw+LG)]2，并且多晶硅中窗口面积等于πLw2，。因此，产生闩锁的空穴电流的环形区域面积是4(Lw+LG)2-πLw2。这个区域表示元胞面积4(Lw+LG)2的一部分[4(Lw+LG)2-πLw2]/[4(Lw+LG)2]。所以，集电极电流ICEαpnp乘以这个区域面积可获得引起闩锁的有效集电极电流。产生闩锁的空穴电流的大小：
考虑到半径r和Pwell结深Xjp来推导分流电阻的表达式。假设ρB是Pwell的体电阻率，其方块电阻率为ρsB=ρB/Xjp，那么：
当Rs上的压降足以使N+发射区/Pwell区二极管正向偏置时，发生闩锁。所以在圆形元胞开始发生闩锁时的集电极-发射极电流为：
那么圆形元胞的闩锁电流密度为：
与条形元胞空穴电流从两侧集中相比，圆形元胞空穴电流会从周围区域集中到中心的多晶硅窗口，导致其在较低的电流密度下发生闩锁。
实际上，从版图上是非常难实现圆形的，因为Mask上的边缘都是直线组成的。因此，圆形元胞结构可以由六角元胞结构类似。这样的结构优点在于，空穴电流分布均匀，同时超过P+区的N+发射区长度Lp在任何方向上都保持一致。但是其和条形元胞相比，圆形元胞的闩锁电流密度仍然会变得更差，这是因为圆形元胞的电流路径更长，电阻更大造成的。
所以，与条形元胞相比，圆形元胞和六角元胞都会降低IGBT器件的抗闩锁能力。
方形元胞
下图展示了空穴电流如何从多晶硅下方的所有侧面区域汇聚到多晶硅窗口。这种表现类似于圆形元胞，但是方形元胞的闩锁电流密度低于圆形元胞。通过元胞上的区别可以看出，在Pwell上N+发射区的扩展长度LE1更大，在方形元胞拐角处比圆形元胞情况下大倍。
方形元胞拐角处的较大的发射区长度产生额外的压降，使得方形元胞易于在较低的电流密度下发生闩锁。因为圆形元胞的闩锁电流密度比条形元胞下更小，所以在闩锁电流密度大小排序是条形元胞＞圆形元胞＞方形元胞。
但是从版图上讲，方形元胞对IGBT结构提供了一种简单方法。从上面的分析也得知，方形元胞是明显减小了器件的闩锁电流密度，这有两方面原因：
1、方形元胞的直角区域存在电流集中现象，如下图所示，图中虚线代表了扩散窗口的边缘。
2、超过P+区的N+区发射区长度Lp，在方形元胞的直角区域会增加，如下图LPC所示。
原子晶格(ALL)元胞
如下图所示，ALL元胞中的空穴电流Ip从多晶硅栅下方的区域向多晶硅栅窗口扩展。在空穴旁路区域，多晶硅条与圆形多晶硅pad互连。
在ALL元胞中，多晶硅条不会产生明显的N+发射极面积或沟道宽度的减少。这是因为多晶硅条是制造具有单个多晶硅层的ALL元胞所需的。空穴旁路区域的嵌入对提高闩锁电流密度是非常有利的。
此外，与条形元胞相比，ALL元胞具有更好的FBSOA和RBSOA，这主要是因为在这种情况下具有较小的电场增强。ALL元胞产生与圆形元胞反向旋转的圆柱形结，在多晶硅栅下方形成马鞍形结。而且，圆形元胞的电场增强具有比圆角的条形元胞更差，但是小于锐角的条形元胞。
寄生晶闸管的闩锁由总空穴电流控制，为：
因为多晶硅栅极下方导致闩锁的空穴电流扩展的区域是πLG2。ALL元胞的总面积为4(Lw+LG)2。因此，产生闩锁的空穴电流从元胞区域的πLG2/4(Lw+LG)2部分流出。
这种情况下，分流电阻Rs为：
然后应用于闩锁条件，所以ALL元胞中开始闩锁的集电极-发射极电流为：
其闩锁密度为：
ALL元胞的概念其实类似于圆形元胞，注入扩散区包围着圆形多晶硅岛，同时多晶硅岛之间通过多晶硅条相互连接。ALL元胞就是因为这样与晶格中的原子相似才以此命名。
空穴电流也同样均匀分布于ALL元胞中，超过P+区的N+发射区长度Lp在多晶硅窗口周围也是一致的。ALL元胞的IGBT器件闩锁电流密度是优于条形元胞，这就是因为空穴电流流过的路径是向外辐射的，所以电流路径电阻减小。
总结
闩锁电流密度大小排序是ALL元胞>条形元胞＞圆形元胞＞方形元胞。
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