IGBT的内部结构及生产工艺

IGBT的结构和工作原理图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构，N+ 区称为源区，附于其上的电极称为源极。

N+ 区称为漏区。

器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。

沟道在紧靠栅区边界形成。

在漏、源之间的P 型区（包括P+ 和P 一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（Subchannel region ）。

而在漏区另一侧的P+ 区称为漏注入区（Drain injector ），它是IGBT 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。

附于漏注入区上的电极称为漏极。

IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP 晶体管提供基极电流，使IGBT 导通。

反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT 关断。

IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET ，所以具有高输入阻抗特性。

当MOSFET 的沟道形成后，从P+ 基极注入到N 一层的空穴（少子），对N 一层进行电导调制，减小N 一层的电阻，使IGBT 在高电压时，也具有低的通态电压。

2.IGBT 的工作特性1.静态特性IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。

IGBT 的伏安特性是指以栅源电压Ugs 为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。

输出漏极电流比受栅源电压Ugs 的控制，Ugs 越高，Id 越大。

它与GTR 的输出特性相似．也可分为饱和区1 、放大区2 和击穿特性3 部分。

在截止状态下的IGBT ，正向电压由J2 结承担，反向电压由J1结承担。

如果无N+ 缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT 的某些应用范围。

IGBT 的转移特性是指输出漏极电流Id 与栅源电压Ugs 之间的关系曲线。

它与MOSFET 的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT 处于关断状态。

IGBT内部结构说明本文以Infineon生产的IGBT 型号为FF400R12KE3为例，其内部解析图片G1极G2极E1极E2极IGBT 1单元IGBT 2单元AB1单元续流二极管内部说明：1、IGBT内部构造由两组独立单元系统由三个箭头位置处的外部铜排链接，并联构造，增大IGBT实际的容量；2、该型号的IGBT是双单元结构；3、1单元IGBT系统由G1，E1 ，3极，1极组成；4、2单元IGBT系统由G2，E2 ，2极，1极组成；5、单元硅晶节由两个续流二极管并联组成续流回路；6、工作过程：1）当G1，E1有PWM开关信号时，A，B硅晶节点得电，与3极开通，经1极输出。

（3极和1极由外部铜排链接，构成A组，B组同时输出）2）当G2，E2有PWM开关信号时，C，D硅晶节点得电，与2极开通，经1极输出。

（2极和1极由外部铜排链接，构成A组，B组同时输出）7、IGBT的工作原理：n-区构成空间电荷区，然后植入p导通井，它在边缘地带参杂浓度较低（p-），中心地带参杂浓度较高（p+）。

这些井里存在着层状得n+型硅，它们与发射极的金属铝表面相连。

n+区之上，先是植入一层薄的SiO2绝缘层，后形成控制区。

当栅极和发射极之间加上一个足够高的驱动电压时，栅极下面就会形成一个n沟道反型层，电子可以经由这个通道从发射极流向n-漂移区。

这些电子进入P+时，会使P+的空穴注入n-区。

这些被注入的空穴即从漂移区流向发射极的p区，也经由MOS沟道及n井区横向流入发射极。

因此在n-区出现了构成主电流（集电极电流）的载流子过盈现象，这一载流子的增强效应导致了空间电荷区的缩小和集电极－发射极电压的降低。

IGBT的构造与工作原理详解
什么是IGBT
IGBT（晶闸管）是一种半导体器件，它将晶体管和可控硅的特点结合
在一起，并具有低电流、高电压、高效率、高频率和高安全性等优点。

IGBT使得电能变换更加高效、经济和可靠，在汽车电子、电力电子、不
间断电源、五金制造等多个领域有着广泛的应用。

IGBT由一块特殊的半导体晶片制成，这块晶片由多层厚制结构组成，包括两个N型掺杂层和一个P型金属化层。

晶栅的底部被一个大面积的（接地）碳层覆盖，用于收集负载电流。

另外，IGBT的构造还包括具有负载电流收集端的正极和控制电流的
负极，后者的电极基本上是晶体管的极化，具有特定的分压值，使得
IGBT晶片的高端和低端之间的工作电压可以控制在可接受的范围内当IGBT被施加一个高电压的时候，IGBT会被激活，产生交换电流，
这就是IGBT的开启电路原理。

IGBT的关断原理也很简单，就是当我们对IGBT施加一个较低的控制电压的时候，IGBT就会断开，关闭IGBT的开关，使IGBT的另一端的交换电流关闭。

另外，IGBT也具有较高的注入能力。

igbt工艺流程IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种高压大功率晶体管，广泛应用于电力电子设备中。

IGBT工艺流程是制造IGBT芯片的步骤，下面将介绍一下IGBT工艺流程的主要步骤。

首先，IGBT工艺流程的第一步是制备绝缘衬底。

在这一步骤中，我们使用硅片作为绝缘衬底，通过化学气相沉积或熔融法制备出高质量的绝缘层。

绝缘层的主要作用是隔离IGBT芯片中的各个功能层，确保它们不会相互干扰。

第二步是形成N型区。

在这一步骤中，我们使用掺杂技术将硅片的一部分掺杂成N型硅，形成N型区。

N型区是IGBT芯片的主体，它决定了IGBT的导电性能。

掺杂过程通常采用离子注入或扩散技术，以保证N型区的深度和掺杂浓度符合设计要求。

第三步是形成P型区。

在这一步骤中，我们使用与第二步相似的掺杂技术将硅片的一部分掺杂成P型硅，形成P型区。

P 型区与N型区之间形成PN结，这是IGBT工作的关键。

掺杂过程中需要精确控制P型区的厚度和掺杂浓度，以保证PN结的性能和可靠性。

第四步是形成栅极。

在这一步骤中，我们使用光刻和蒸镀技术在N型区表面形成栅极结构。

栅极是IGBT的控制电极，通过控制栅极电压可以控制电流的流动。

栅极结构通常由多层金属和氧化物组成，以提高电极的导电性能和耐压能力。

第五步是形成结电极和源极。

在这一步骤中，我们使用金属蒸镀技术在P型区和N型区之间形成结电极和源极。

结电极和源极是IGBT芯片的输出电极，它们将电流引出芯片并传递给外部电路。

金属蒸镀技术可以确保结电极和源极的导电性能和连接可靠性。

最后一步是进行封装和测试。

在这一步骤中，我们将制备好的IGBT芯片封装成封装件，以保护芯片免受环境的影响。

封装过程包括将芯片连接到封装基底、封装成型、焊接电极线和密封管等步骤。

封装完成后，还需要进行电气性能和可靠性测试，确保IGBT芯片满足设计要求。

综上所述，IGBT工艺流程包括绝缘衬底制备、形成N型区、形成P型区、形成栅极、形成结电极和源极以及封装和测试等主要步骤。

IGBT器件及其制作工艺方法IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）即绝缘栅双极晶体管，是一种晶体管和MOSFET的结合体，具有高压能力和高速开关特性，广泛应用于电力电子领域。

本文将介绍IGBT器件的结构和制作工艺方法。

IGBT器件的结构主要包含PN结、N沟道、金属栅极、绝缘层和N+漂移区。

其中，PN结由N型材料和P型材料形成，N沟道被PN结分隔为两部分，起到隔离和控制电流的作用。

金属栅极用于控制N沟道的导电性能，绝缘层用于隔离金属栅极和N沟道，防止漏电和干扰。

N+漂移区能够传输电流，并提供低电阻通路。

制作工艺方法如下：1.衬底制备：选择要求导电性好的硅材料作为衬底，通过切割和抛光等处理，得到平整的硅片。

2.衬底掺杂：将硅片放入离子注入设备中，用磷或砷元素进行离子注入，实现N型材料的掺杂。

3.遮膜制备：在硅片表面涂覆一层氧化层，然后通过光刻技术，制作出金属栅极的图案。

4.金属栅极制备：使用物理蒸发、溅射或化学气相沉积等方法，在遮膜上部涂覆金属材料，形成金属栅极。

5.绝缘层制备：利用化学气相沉积或溅射等技术，在金属栅极上涂覆一层高介电常数材料（如氮化硅），形成绝缘层。

6.N沟道制备：通过离子注入技术，向硅片的N型区域注入硼元素，形成P型区域，与N型区域形成PN结。

7.扩散区域制备：在N型区域的上方，掺入有掺杂剂（如金属铝），并在高温下进行扩散，形成扩散区域。

8.封装：将制作好的器件封装在封装盒中，形成完整的IGBT器件。

制作IGBT器件的工艺方法需要严格的工艺控制和精确的工艺步骤，以确保器件的性能和可靠性。

随着技术的发展，IGBT器件的制作工艺也在不断改进和优化，以满足不同应用领域的需求。

IGBT内部结构和拆解（IGBT）（绝缘栅双极（晶体管））作为一种功率（半导体）器件，广泛应用于轨道交通、（智能电网）、（工业）节能、电动汽车和（新能源）装备等领域。

具有节能、安装方便、维护方便、散热稳定等特点。

它是能量转换和传输的核心装置。

简单概括一下，IGBT 可以说是（MOSFET）（金属氧化物半导体场效应晶体管）和BJT的结合体（双极结型晶体管）。

即它结合了MOSFET的栅压控制晶体管（高输入阻抗），利用BJT的双载流子来达到大电流的目的（压控双极型器件）。

那么这样的组合内部结构是怎样的呢？一、IGBT模块详解二、IGBT内部结构三、IGBT 内部（电流）流动四、如何拆卸IGBT模块？五、常见问题一、IGBT模块详解以（拆解）的IGBT模块型号为：FF1400R17IP4为例。

模块外观及等效电路如图1所示。

本模块长宽高分别为：25cmx8.9cmx3.8cm。

模块包含两个IGBT，也就是我们常说的半桥模块。

每个IGBT的额定电压和电流分别为1.7kV和1.4kA。

二、IGBT内部结构在初步了解了IGBT模块的外部结构和应用之后，让我们进入本文的主题，看看这个高科技黑模块的内部是什么样的。

图3是去掉黑色外壳的IGBT模块内部图。

需要注意的是，最常见的铜和铝都在IGBT 模块内部。

图3. IGBT 内部结构图4是IGBT模块的剖视图。

如果去掉黑色外壳和外部连接端子，IGBT模块主要包含散热基板、DBC基板和硅（芯片）（包括IGBT芯片和（Diode）芯片）3个元件，其余主要是焊层和互连线用于连接IGBT 芯片、Diode芯片、电源端子、控制端子和DBC（Direct Bond Copper）。

下面我们将对每个部分进行简要介绍。

图4.IGBT 剖面图① 散热基板IGBT模块的底部是散热基板，主要目的是快速传递IGBT开关过程中产生的热量。

由于铜具有更好的导热性，因此基板通常由铜制成，厚度为3-8mm。

比亚迪的igbt生产工艺比亚迪的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）生产工艺采用了先进的技术和设备，确保产品的质量和稳定性。

IGBT是一种常用于高压和大功率应用的功率半导体器件，具有开关速度快、低损耗、高稳定性等优点，因此在电力电子、交通运输、工业自动化等领域得到广泛应用。

比亚迪的IGBT生产工艺首先从原材料的选择开始。

采用高纯度的硅片作为基础材料，经过多道工艺加工，使其具备更好的导电性和绝缘性能。

在选择硅片时，比亚迪严格控制杂质和缺陷的含量，确保生产的IGBT具有较高的品质和可靠性。

接下来是硅片的切割和抛光。

硅片会经过切割工艺，将其切割成标准尺寸的芯片，然后通过抛光工艺使其表面光滑平整。

这样可以确保IGBT的表面质量和接触性能，提高器件的导电和散热效果。

之后是掺杂和扩散工艺。

掺杂是将适量的杂质引入硅片中，改变晶体的导电性能。

扩散是将硅片加热到高温，使杂质能够在晶格中插入，形成PN结构。

通过掺杂和扩散，可以得到具有正负电荷区域的硅片。

然后是晶圆的制备和工艺安装。

将多个经过扩散的硅片堆积在一起，形成晶圆。

晶圆具有较高的导电性和绝缘性，可以作为IGBT的主要组成部分。

通过先进的装配工艺，将晶圆和其他零件组装在一起，形成完整的IGBT器件。

最后是封装和测试。

封装是将IGBT器件封装在外壳内，以保护其不受外界环境的影响。

封装工艺需要使用特殊的材料和设备，确保器件内部的连接和空气密封。

封装后的IGBT器件将进行各种测试，包括电性能、温度性能、耐压性能等，以确保其符合规定的技术指标和标准。

通过以上的生产工艺和严格的质量控制，比亚迪能够生产出质量稳定、性能优异的IGBT产品。

这些产品广泛应用于电力电子、交通运输、工业自动化等领域，为各行各业提供了可靠的能源控制和变换解决方案。

未来，比亚迪将继续不断改进和创新，推动IGBT技术的发展和应用，为社会的可持续发展做出更大的贡献。

igbt芯片工艺流程IGBT芯片工艺流程是指IGBT芯片制造过程中的一系列步骤。

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种具有大功率、高电压和高频率特性的功率半导体器件，广泛应用于电力变频、电动汽车、电力电子等领域。

下面将介绍IGBT芯片的工艺流程。

1. 衬底准备：首先，选择一块适当的、纯净度高的半导体衬底，通常使用硅衬底。

然后，对衬底进行表面清洗和化学处理，以确保表面平整度和粗糙度满足要求。

2. 熔融硅：将衬底放入熔融硅中进行熔融硅片制备。

通过恒温炉进行高温处理，使硅在炉内均匀熔化，然后快速冷却，形成硅片。

3. 晶圆制备：将熔融硅片切割成圆片，称为晶圆。

然后对晶圆进行粗糙度处理，以便在后续步骤中粘合材料能够更好地附着在晶圆表面。

4. 清洗和清除：对晶圆进行化学清洗和清除处理，去除表面的杂质和残留物。

5. 氮化物形成：在晶圆表面通过化学气相沉积方法（CVD）形成一薄层氮化硅，作为绝缘层。

该绝缘层可以提高晶体管的绝缘性能，有效防止电流泄漏。

6. 掺杂：将掺杂材料（例如一氧化氮和磷）通过离子注入的方式注入到晶圆中，形成N型和P型半导体区域。

掺杂的目的是改变晶圆的导电性能，为后续的电流控制提供基础。

7. 金属沉积：通过物理气相沉积或化学气相沉积方法，在晶圆表面沉积金属薄膜。

这些金属薄膜用于连接不同的电极，确保电流在晶圆上的正确流动。

8. 定义：通过光刻技术和干蚀刻技术，对金属薄膜进行精确的刻蚀，形成IGBT芯片的结构和形貌。

这些步骤需要通过向晶圆表面照射特定的光图案，并在特定的化学溶液中进行蚀刻。

9. 封装：将制备好的IGBT芯片放入封装器件中，通过焊接、包封等工艺，使芯片与外部电路连接，保护芯片免受外部环境的影响。

10. 测试: 对封装好的IGBT芯片进行功能测试和可靠性测试，确保芯片的性能和质量符合要求。

综上所述，IGBT芯片的工艺流程包括衬底准备、熔融硅、晶圆制备、清洗和清除、氮化物形成、掺杂、金属沉积、定义、封装和测试等多个步骤。

igbt 器件和工艺技术IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种高压高功率晶体管器件。

它结合了MOSFET和双极晶体管的优点，并克服了它们的缺点。

IGBT器件主要用于电力变换、电机驱动和其他高功率电子设备中。

IGBT器件的结构复杂，主要由PNP型双极晶体管和N型MOSFET组成。

双极晶体管用于负责电流控制，而MOSFET用于控制开关。

两者结合的结果是，IGBT既有MOSFET的高输入阻抗和低输入电流，又有双极晶体管的低饱和压降和高电流放大倍数。

这使得IGBT器件成为高效率和高性能应用的理想选择。

在IGBT器件的工艺技术方面，主要有以下几个关键步骤。

首先是材料准备，主要是选择合适的半导体材料和衬底材料。

通常使用的半导体材料包括硅（Si）和碳化硅（SiC）。

接下来是晶体生长，通过将合适的原始材料在高温环境中进行化学反应，使其形成晶体结构。

然后是晶圆加工，将晶体切割成薄片，形成所需的晶圆。

接下来是薄膜沉积，将薄膜层沉积在晶圆上，通常使用物理气相沉积（PECVD）或化学气相沉积（CVD）等技术。

然后是光刻和蚀刻，将所需的图案转移到薄膜上，并通过蚀刻来形成所需的结构。

最后是封装和封装测试，将器件封装在合适的封装中，并进行电性能测试和可靠性测试。

IGBT器件的工艺技术的发展主要有以下几个趋势。

首先是向更小尺寸的器件迈进。

随着科技的发展，器件尺寸越来越小，可以提供更高的功率密度和更高的效率。

其次是向低损耗和高集成度迈进。

通过改进材料和工艺技术，减小器件的开关损耗和导通损耗，并提高器件的集成度和功能。

再次是向高温和高压环境适应迈进。

IGBT器件通常用于高温和高压环境中，因此需要具备良好的高温和高压耐受性。

最后是向节能和环保方向迈进。

随着节能和环保意识的增强，IGBT器件的设计和工艺技术也越来越注重节能和环保。

总之，IGBT器件是一种重要的高压高功率晶体管器件，其工艺技术的发展趋势主要包括向更小尺寸、低损耗和高集成度、高温和高压环境适应以及节能和环保方向迈进。

IGBT全称绝缘栅双极晶体管，它是由BJT（双极型晶体管）和MOSFET（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式电子电力器件，即具有MOSFET的输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高的优点，又具有双极型功率晶体管的电流密度大、饱和压降低、电流处理能力强的优点。

一、IGBT的结构IGBT在结构上类似于MOSFET，其不同点在于IGBT是在N沟道功率管MOSFET的N+基板（漏极）上加了一个P+基板（IGBT）的集电极，行成PN结J1，并由此引出漏极，栅极和源极则完全与MOSFET相似。

正是由于IGBT是在N沟道MOSFET的N+基板上加一层P+基板，形成了四层结构，由PNP-NPN晶体管构成IGBT。

但是，PNP晶体管和发射极由于铝电极短路，设计时尽量使NPN 不起作用。

所以说，IGBT的基本工作与NPN晶体管无关，可以认为是将N沟道MOSFET作为输入极，PNP晶体管作为输出极的单向达林顿管。

IEC规定：①源极引出的电极端子（含电机端）称为发射极端（子）；②漏极引出的电极端（子）称为集电极端（子）；③栅极引出的电极端（子）称为栅极端（子）。

N+区称为源区，附于其上的电极称为源极。

器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极，沟道在紧靠栅区边界形成。

在漏、源极之间的P型区（包括P+和P-区，沟道在该区域形成），称为亚沟道区。

而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区，它是IGBT特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。

附于漏注入区上的电极称为漏极。

二、IGBT的工作原理N沟道的IGBT工作是通过栅极-发射极间加阀值电压Vth以上的（正）电压，在栅极电极正下方的P层上形成反型层（沟道），开始从发射极电极下的N-层注入电子。

该电子为NPN晶体管的少数载流子，从集电极衬底P+层开始流入空穴，进行电导率调制（双极工作），所以可以降低集电极-发射极间饱和电压。

igbt生产工艺IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种高压、高速的晶体管，常用于高功率电子设备中。

IGBT的生产工艺主要包括晶体管材料的生长、切割、清洗、制备、封装和测试等步骤。

首先，晶体管材料的生长是IGBT生产的第一步。

常用的材料有硅、碳化硅和氮化镓。

芯片的生长是通过将这些材料放在高温的石英坩埚中，然后将适当的化学气相沉积在基板上。

这样可以形成一个具有特定结构的膜层。

第二步是切割。

将生长好的芯片切割成适当大小的晶片。

通常采用钻石切割机来完成这个步骤。

切割好的晶片需要经过腐蚀处理来去除表面的边角，使其光滑平整。

接下来是清洗。

清洗是为了去除晶片表面的杂质和污染物，以确保芯片的纯净度。

常用的清洗方法包括超声波清洗和溶剂浸泡。

超声波清洗可以通过超声波的振动来提高清洗效果。

然后是制备。

制备包括掺杂、扩散和电极制备等步骤。

掺杂是为了改变晶片的电导性能，通常采用离子注入的方法将掺杂物注入晶片内部。

扩散是为了将掺杂物在晶片内部扩散开，形成特定分布的掺杂区域。

电极制备是为了在晶片上制备电极，通常采用金属薄膜或者金属焊料。

最后是封装和测试。

将制备好的晶片封装在适当的封装材料中，通常采用塑料或陶瓷封装。

封装是为了保护晶片和提供适当的引线。

封装后的芯片需要经过测试来检查其性能和可靠性。

总的来说，IGBT的生产工艺涉及到晶片生长、切割、清洗、制备、封装和测试等多个步骤。

每个步骤都非常重要，需要严格的控制和操作，以确保最终产品的质量和性能。

IGBT芯片工艺流程IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），绝缘栅双极型晶体管，是由 BJT（双极型三极管）和 MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有 MOSFET 的高输入阻抗和 GTR 的低导通压降两方面的优点。

GTR 饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET 驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。

IGBT 综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。

非常适合应用于直流电压为600V 及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

IGBT 模块是由IGBT（绝缘栅双极型晶体管芯片）与FWD（续流二极管芯片）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品；封装后的 IGBT 模块直接应用于变频器、UPS 不间断电源等设备上；IGBT 模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点；当前市场上销售的多为此类模块化产品，一般所说的 IGBT 也指 IGBT 模块；随着节能环保等理念的推进，此类产品在市场上将越来越多见；IGBT 是能源变换与传输的核心器件，俗称电力电子装置的“CPU”，作为国家战略性新兴产业，在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。

igbt 模块的制造工艺和流程生产制造流程：丝网印刷➔自动贴片➔真空回流焊接➔超声波清洗➔缺陷检测（X 光）➔自动引线键合➔激光打标➔壳体塑封➔壳体灌胶与固化➔端子成形➔功能测试 IGBT 模块封装是将多个 IGBT 集成封装在一起，以提高 IGBT 模块的使用寿命和可靠性，体积更小、效率更高、可靠性更高是市场对 IGBT 模块的需求趋势，这就有待于IGBT模块封装技术的开发和运用。

目前流行的IGBT 模块封装形式有引线型、焊针型、平板式、圆盘式四种，常见的模块封装技术有很多，各生产商的命名也不一样，如英飞凌的 62mm 封装、TP34、DP70 等等。

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IGBT的结构和工作道理之杨若古兰创作图1所示为一个N 沟道加强型绝缘栅双极晶体管结构， N+ 区称为源区，附于其上的电极称为源极.N+ 区称为漏区.器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极.沟道在紧靠栅区鸿沟构成.在漏、源之间的P 型区（包含P+ 和P 一区）（沟道在该区域构成），称为亚沟道区（Subchannel region ）.而在漏区另一侧的P+ 区称为漏注入区（Drain injector ），它是IGBT 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一路构成PNP 双极晶体管，起发射极的感化，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压.附于漏注入区上的电极称为漏极.IGBT 的开关感化是通过加正向栅极电压构成沟道，给PNP 晶体管提供基极电流，使IGBT 导通.反之，加反向门极电压清除沟道，流过反向基极电流，使IGBT 关断.IGBT 的驱动方法和MOSFET 基底细同，只需控制输入极N一沟道MOSFET ，所以具有高输入阻抗特性.当MOSFET 的沟道构成后，从P+ 基极注入到N 一层的空穴（少子），对N 一层进行电导调制，减小N 一层的电阻，使IGBT 在高电压时，也具有低的通态电压.2.IGBT 的工作特性1.静态特性IGBT 的静态特性次要有伏安特性、转移特性和开关特性.IGBT 的伏安特性是指以栅源电压Ugs 为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线.输出漏极电流比受栅源电压Ugs 的控制，Ugs 越高，Id 越大.它与GTR 的输出特性类似．也可分为饱和区1 、放大区2 和击穿特性3 部分.在截止形态下的IGBT ，正向电压由J2 结承担，反向电压由J1结承担.如果无N+ 缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，是以限制了IGBT 的某些利用范围.IGBT 的转移特性是指输出漏极电流Id 与栅源电压Ugs 之间的关系曲线.它与MOSFET 的转移特性不异，当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT 处于关断形态.在IGBT 导通后的大部分漏极电流范围内，Id 与Ugs呈线性关系.最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最好值普通取为15V摆布.IGBT 的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系.IGBT 处于导通态时，因为它的PNP 晶体管为宽基区晶体管，所以其B 值极低.尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET 的电流成为IGBT 总电流的次要部分.此时，通态电压Uds(on) 可用下式暗示：Uds(on) ＝ Uj1 ＋ Udr ＋ IdRoh式中Uj1 —— JI 结的正向电压，其值为0.7 ～1V ；Udr ——扩展电阻Rdr 上的压降；Roh ——沟道电阻.通态电流Ids 可用下式暗示：Ids=(1+Bpnp)Imos式中Imos ——流过MOSFET 的电流.因为N+ 区存在电导调制效应，所以IGBT 的通态压降小，耐压1000V的IGBT 通态压降为2 ～3V .IGBT 处于断态时，只要很小的泄露电流存在.2.动态特性IGBT 在开通过程中，大部分时间是作为MOSFET 来运转的，只是在漏源电压Uds 降低过程后期，PNP 晶体管由放大区至饱和，又添加了一段延迟时间.td(on) 为开通延迟时间，tri 为电流上升时间.实际利用中常给出的漏极电流开通时间ton 即为td (on) tri 之和.漏源电压的降低时间由tfe1 和tfe2 构成.IGBT的触发和关断请求给其栅极和基极之间加上正向电压和负向电压，栅极电压可由分歧的驱动电路发生.当选择这些驱动电路时，必须基于以下的参数来进行：器件关断偏置的请求、栅极电荷的请求、耐固性请求和电源的情况.因为IGBT栅极- 发射极阻抗大，故可使用MOSFET驱动技术进行触发，不过因为IGBT的输入电容较MOSFET为大，故IGBT的关断偏压应当比很多MOSFET驱动电路提供的偏压更高.IGBT的开关速度低于MOSFET，但明显高于GTR.IGBT在关断时不须要负栅压来减少关断时间，但关断时间随栅极和发射极并联电阻的添加而添加.IGBT的开启电压约3～4V，和MOSFET相当.IGBT导通时的饱和压降比MOSFET 低而和GTR接近，饱和压降随栅极电压的添加而降低.正式商用的高压大电流IGBT器件至今尚未出现，其电压和电流容量还很无限，远远不克不及满足电力电子利用技术发展的需求，特别是在高压领域的很多利用中，请求器件的电压等级达到10KV以上.目前只能通过IGBT高压串联等技术来实现高压利用.国外的一些厂家如瑞士ABB公司采取软穿通准绳研制出了8KV的IGBT器件，德国的EUPEC 生产的6500V/600A高压大功率IGBT器件曾经获得实际利用，日本东芝也已涉足该领域.与此同时，各大半导体生产厂商不竭开发IGBT的高耐压、大电流、高速、低饱和压降、高可靠性、低成本技术，次要采取1ｕm以下建造工艺，研制开发取得一些新进展.3.IGBT的工作道理N沟型的IGBT工作是通过栅极－发射极间加阀值电压VTH以上的（正）电压，在栅极电极正下方的p层上构成反型层（沟道），开始从发射极电极下的n-层注入电子.该电子为p+n-p晶体管的少数载流子，从集电极衬底p+层开始流入空穴，进行电导率调制（双极工作），所以可以降低集电极－发射极间饱和电压.工作时的等效电路如图1（b）所示，IGBT的符号如图1（c）所示.在发射极电极侧构成n+pn－寄生晶体管.若n+pn－寄生晶体管工作，又酿成p+n－pn+晶闸管.电流继续流动，直到输出侧停止供给电流.通过输出旌旗灯号已不克不及进行控制.普通将这类形态称为闭锁形态.为了按捺n+pn-寄生晶体管的工作IGBT采取尽量缩小p+n-p晶体管的电流放大系数α作为解决闭锁的措施.具体地来说，p+n-p的电流放大系数α设计为0.5以下. IGBT的闭锁电流IL为额定电流（直流）的3倍以上.IGBT的驱动道理与电力MOSFET基底细同，通断由栅射极电压uGE决定.(1)导通IGBT硅片的结构与功率MOSFET 的结构十分类似，次要差别是IGBT添加了P+ 基片和一个N+ 缓冲层（NPT-非穿通-IGBT技术没有添加这个部分），其中一个MOSFET驱动两个双极器件.基片的利用在管体的P+和N+ 区之间创建了一个J1结.当正栅偏压使栅极上面反演P基区时，一个N 沟道构成，同时出现一个电子流，并完整按照功率MOSFET的方式发生一股电流.如果这个电子流发生的电压在0.7V范围内，那么，J1将处于正向偏压，一些空穴注入N-区内，并调整阴阳极之间的电阻率，这类方式降低了功率导通的总损耗，并启动了第二个电荷流.最初的结果是，在半导体条理内临时出现两种分歧的电流拓扑：一个电子流(MOSFET 电流)；空穴电流（双极）.uGE大于开启电压UGE(th)时，MOSFET内构成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通.(2)导通压降：电导调制效应使电阻RN减小，使通态压降小.(3)关断当在栅极施加一个负偏压或栅压低于门限值时，沟道被禁止，没有空穴注入N-区内.在任何情况下，如果MOSFET 电流在开关阶段敏捷降低，集电极电流则逐步降低，这是因为换向开始后，在N层内还存在少数的载流子（少子）.这类残存电流值（尾流）的降低，完整取决于关断时电荷的密度，而密度又与几种身分有关，如掺杂质的数量和拓扑，条理厚度和温度.少子的衰减使集电极电流具有特征尾流波形，集电极电流惹起以下成绩：功耗升高；交叉导通成绩，特别是在使用续流二极管的设备上，成绩更加明显. 鉴于尾流与少子的重组有关，尾流的电流值应与芯片的温度、IC 和VCE密切相干的空穴挪动性有密切的关系.是以，根据所达到的温度，降低这类感化在终端设备设计上的电流的不睬想效应是可行的，尾流特性与VCE、IC和TC有关.栅射极间施加反压或不加旌旗灯号时，MOSFET内的沟道消逝，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断.(4)反向阻断.当集电极被施加一个反向电压时，J1 就会受到反向偏压控制，耗尽层则会向N-区扩展.因过多地降低这个层面的厚度，将没法取得一个无效的阻断能力，所以，这个机制十分次要.另一方面，如果过大地添加这个区域尺寸，就会连续地提高压降.(5)正向阻断.当栅极和发射极短接并在集电极端子施加一个正电压时，P/NJ3结受反向电压控制.此时，仍然是由N漂移区中的耗尽层承受内部施加的电压.(6)闩锁.IGBT在集电极与发射极之间有一个寄生PNPN晶闸管.在特殊条件下，这类寄生器件会导通.这类景象会使集电极与发射极之间的电流量添加，对等效MOSFET的控制能力降低，通常还会惹起器件击穿成绩.晶闸管导通景象被称为IGBT闩锁，具体地说，这类缺陷的缘由互不不异，与器件的形态有密切关系.通常情况下，静态和动态闩锁有如下次要区别：当晶闸管全部导通时，静态闩锁出现.只在关断时才会出现动态闩锁.这一特殊景象严重地限制了平安操纵区.为防止寄生NPN和PNP晶体管的无害景象，有须要采纳以下措施：一是防止NPN部分接通，分别改变规划和掺杂级别.二是降低NPN和PNP晶体管的总电流增益.此外，闩锁电流对PNP和NPN器件的电流增益有必定的影响，是以，它与结温的关系也非常密切；在结暖和增益提高的情况下，P基区的电阻率会升高，破坏了全体特性.是以，器件建造商必须留意将集电极最大电流值与闩锁电流之间坚持必定的比例，通常比例为1：5.。