IGBT是什么?IGBT和mos管有何联系?

IGBT是什么?IGBT的英文全称为:Insulated Gate Bipolar Transistor,中文为:绝缘栅双极型晶体管,它是由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, 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。

那么什么又是IGBT模块呢?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是MOS和BJT的复合器件,到底是怎么复合的,往下看。从结构上看,IGBT与功率MOS的结构非常类似,在背面增加P+注入层(injectionlayer)。

得出IGBT的导电路径:

由于上图P阱与N-漂移区的PN结成反偏状态,于是产生了JFET效应,如下图。

于是,在上述IGBT结构中,电子流通方向的电阻可用下图表示,结合上边描述,一目了然。

为了减小上述电阻,并且提高栅极面积利用率,沟槽栅IGBT变成主流,作用效果如下图。

此外,为了提升IGBT耐压,减小拖尾电流,在N–漂移区、背面工艺(减薄和注入)上下了不少功夫。

N-区下的功夫包含以下几种:

1、PT:以高浓度的P+直拉单晶硅为起始材料,先生长一层掺杂浓度较高的N型缓冲层(N+buffer层),然后再继续淀积轻掺杂的N-型外延层作为IGBT的漂移区,之后再在N-型外延层的表面形成P-base、N+source作为元胞,最后根据需要减薄P型衬底。

2、NPT:采用轻掺杂N-区熔单晶硅作为起始材料,先在硅面的正面制作元胞并用钝化层保护好,之后再将硅片减薄到合适厚度。最后在减薄的硅片背面注入硼,形成P+collector。

3、FS:以轻掺杂N-区熔单晶硅作为起始材料,先在硅面的正面制作元胞并用钝化层保护好,在硅片减薄之后,首先在硅片的背面注入磷,形成N+截止层,最后注入硼,形成P+collector。

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