IGBT的结构和功率MOSFET的比照如图 1-1 所示。IGBT 是经过在功率MOSFET 的漏极上追加p+层而构成的,然后具有以下种种特征。
(1) MOSFET的根本结构 (2) IGBT的根本结构
图 1-1 功率MOSFET 与IGBT 的结构比较
1.1 电压操控型元件
IGBT 的抱负等效电路,正如图 1-2 所示,是对pnp 双极型晶体管和功率MOSFET 进行达林顿衔接后构成的单片型Bi-MOS晶体管。
因而,在门极—发射极之间外加正电压使功率MOSFET导通时,pnp 晶体管的基极—集电极间就衔接上了低电阻,然后使pnp 晶体管处于导通状况。
尔后,使门极—发射极之间的电压为0V 时,首要功率MOSFET 处于断路状况,pnp 晶体管的基极电流被堵截,然后处于断路状况。如上所述,IGBT和功率MOSFET 相同,经过电压信号能够操控注册和关断动作。
图 1-2 抱负的等效电路
1.2 耐高压、大容量
IGBT和功率MOSFET 相同,虽然在门极上外加正电压即可导通,可是由于经过在漏极上追加p+层,在导通状况下从p+层向n 基极注入空穴,然后引发传导功能的改变,因而它与功率MOSFET 比较,能够得到极低的通态电阻。
阐明(请参照图 1-1 阅览下面的阐明)
下面临经过 IGBT 能够得到低通态电压的原理进行简略阐明。
众所周知,功率 MOSFET 是经过在门极上外加正电压,使p 基极层构成沟道,然后进入导通状况的。此刻,由于n 发射极(源极)层和n 基极层以沟道为前言而导通,MOSFET 的漏极—源极之间构成了单一的半导体(如图 1-1 中的n 型)。它的电特性也就成了单纯的电阻。该电阻越低,通态电压也就变得越低。可是,在MOSFET 进行耐高压化的一起,n 基极层需求加厚,(n 基极层的效果是在阻断状况下,保持漏极—源极之间所外加的电压。因而,需求保持的电压越高,该层就越厚。)元件的耐压功能越高,漏极—源极之间的电阻也就添加。正由于如此,高耐压的功率MOSFET 的通态电阻变大,无法使很多的电流顺畅经过,因而完成大容量化十分困难。
针对这一点,IGBT 中由于追加了p+层,所以从漏极方面来看,它与n 基极层之间构成了pn 二极管。由于这个二极管的效果,n 基极得到电导率调制,然后使通态电阻减小到简直能够疏忽的值。因而,IGBT 与MOSFET 比较,能更容易地完成大容量化。
正如图 1-2所表明的抱负的等效电路那样,IGBT 是pnp 双极型晶体管和功率MOSFET 进行达林顿衔接后构成的单片级联型Bi-MOS 晶体管。此外,IGBT 与双极型晶体管的芯片和功率MOSFET 的芯片一起组合成的混合级联型Bi-MOS 晶体管的差异就在于功率MOSFET 部的通态电阻。在IGBT 中功率MOSFET部的通态电阻变得其细小,再考虑到芯片间需求布线这一点,IGBT 比混合级联型Bi-MOS 晶体管优胜。