IGBT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述 IGBT驅(qū)動(dòng)電路的作用及基本特點(diǎn)

IGBT，中文名稱(chēng)絕緣柵雙極型晶體管，是由雙極型三極管和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有金氧半場(chǎng)效晶體管的高輸入阻抗和電力晶體管的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。

IGBT的基本開(kāi)關(guān)原理體現(xiàn)在單極型的MOS柵結(jié)構(gòu)和雙極型PNP晶體管的相互作用。參照?qǐng)D1所示的基本結(jié)構(gòu)和等效電路。

圖1 IGBT等效電路

IGBT的結(jié)構(gòu)

左邊所示為一個(gè)N溝道增強(qiáng)型絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu)， N+區(qū)稱(chēng)為源區(qū)，附于其上的電極稱(chēng)為源極(即發(fā)射極E)。N基極稱(chēng)為漏區(qū)。器件的控制區(qū)為柵區(qū)，附于其上的電極稱(chēng)為柵極(即門(mén)極G)。溝道在緊靠柵區(qū)邊界形成。在C、E兩極之間的P型區(qū)(包括P+和P-區(qū))(溝道在該區(qū)域形成)，稱(chēng)為亞溝道區(qū)(Subchannel region)。而在漏區(qū)另一側(cè)的P+區(qū)稱(chēng)為漏注入?yún)^(qū)(Drain injector)，它是IGBT特有的功能區(qū)，與漏區(qū)和亞溝道區(qū)一起形成PNP雙極晶體管，起發(fā)射極的作用，向漏極注入空穴，進(jìn)行導(dǎo)電調(diào)制，以降低器件的通態(tài)電壓。附于漏注入?yún)^(qū)上的電極稱(chēng)為漏極(即集電極C)。圖2為IGBT結(jié)構(gòu)圖

圖2 IGBT結(jié)構(gòu)圖

IGBT的開(kāi)關(guān)作用是通過(guò)加正向柵極電壓形成溝道，給PNP(原來(lái)為NPN)晶體管提供基極電流，使IGBT導(dǎo)通。反之，加反向門(mén)極電壓消除溝道，切斷基極電流，使IGBT關(guān)斷。IGBT的驅(qū)動(dòng)方法和MOSFET基本相同，只需控制輸入極N-溝道MOSFET，所以具有高輸入阻抗特性。當(dāng)MOSFET的溝道形成后，從P+基極注入到N-層的空穴(少子)，對(duì)N-層進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制，減小N-層的電阻，使IGBT在高電壓時(shí)，也具有低的通態(tài)電壓。

IGBT驅(qū)動(dòng)電路的作用及基本特點(diǎn)

驅(qū)動(dòng)電路的作用是將微處理器輸出的脈沖進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)IGBT，保證IGBT的可靠工作。驅(qū)動(dòng)電路有著至關(guān)重要的作用，IGBT驅(qū)動(dòng)電路有以下基本特點(diǎn)：

(1)提供適當(dāng)?shù)恼蚝头聪蜉敵鲭妷?，使IGBT可靠的開(kāi)通和關(guān)斷。

(2)提供足夠大的瞬時(shí)電流或瞬態(tài)功率，使IGBT能迅速建立柵控電場(chǎng)而導(dǎo)通。

(3)具有盡可能小的輸入輸出延遲時(shí)間，以提高工作效率。

(4)具有足夠高的輸入輸出電氣隔離性能，使信號(hào)電路與柵極驅(qū)動(dòng)電路絕緣。

(5)具有靈敏的過(guò)流保護(hù)能力。

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