功率晶體管的歷史和新興設(shè)計(jì)

到20世紀(jì)中葉，電力已然在人們的生活中發(fā)揮著重要作用。愛迪生發(fā)明的電燈通過照亮街道、工廠和住宅，提高了生產(chǎn)力、生活質(zhì)量和安全性;通過高效電機(jī)實(shí)現(xiàn)的制冷，改變了家庭中易腐食品的儲(chǔ)存方式，同時(shí)在從農(nóng)場運(yùn)送到市場的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其的低溫保存。在雙極晶體管發(fā)明之后，用電子開關(guān)代替這些應(yīng)用的機(jī)械致動(dòng)器成為可能。對(duì)于在高功率水平下運(yùn)行的應(yīng)用，理想的電子開關(guān)必須具有以下特性：(a)高壓阻斷能力;(b) 低導(dǎo)通狀態(tài)電壓降以減少傳導(dǎo)損耗;(c) 電壓和電流的快速切換能力，以將切換損耗最小化;(d) 在開關(guān)瞬態(tài)期間耐受，同時(shí)具有施加高電壓和高電流的能力;(e) 使用具有低驅(qū)動(dòng)電流的小電壓控制電流，以允許驅(qū)動(dòng)電子器件的集成;(f)驅(qū)動(dòng)電壓控制下的電流飽和，以滿足緩沖元件的需要。此外，理想的功率晶體管應(yīng)該能夠在第一象限和第三象限中對(duì)稱工作。在過去的60年中，技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展創(chuàng)造了滿足這些要求的功率晶體管。

本文重點(diǎn)介紹了自20世紀(jì)60年代以來出現(xiàn)的重要功率晶體管創(chuàng)新，這些創(chuàng)新使得數(shù)字功率控制(脈寬調(diào)制)取代模擬功率控制(相位控制)成為可能。這些創(chuàng)新最初需要改變硅基晶體管的器件結(jié)構(gòu)和物理特性。隨后，通過用寬帶隙半導(dǎo)體材料代替硅，實(shí)現(xiàn)了更明顯的性能增強(qiáng)。

功率雙極晶體管架構(gòu)(圖1左側(cè))與信號(hào)晶體管不同，它需要支持高電壓和控制功率應(yīng)用中所需的高電流。功率晶體管需要垂直結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)高電流端子(集電極)位于芯片底部，另一個(gè)高電壓端子(發(fā)射極)在頂部。基極端子必須與發(fā)射極交叉，由于發(fā)射極擁擠效應(yīng)，通態(tài)電流集中在發(fā)射極邊緣。需要具有低摻雜濃度的厚漂移區(qū)來支持高電壓，盡管有一些電導(dǎo)率調(diào)制，但仍存在大的導(dǎo)通電阻。最重要的是，為了避免通過有限的擊穿到達(dá)，大的基極寬度是必要的，這也會(huì)導(dǎo)致低電流增益(通常在導(dǎo)通狀態(tài)下小于10)。在關(guān)斷期間需要較大的反向基極驅(qū)動(dòng)電流，以縮短存儲(chǔ)時(shí)間，導(dǎo)致電流增益僅為2。因此需要體積龐大且復(fù)雜的基極驅(qū)動(dòng)電路，這會(huì)產(chǎn)生可靠性問題。功率雙極晶體管的安全工作區(qū)域也很差，需要增加緩沖元件。

達(dá)林頓功率雙極晶體管(圖1右側(cè))能夠改善低通態(tài)電流增益的問題。它利用基極驅(qū)動(dòng)晶體管T1向輸出晶體管T2提供驅(qū)動(dòng)電流，如圖1中的等效電路所示。這種方法允許在導(dǎo)通狀態(tài)下增加電流增益，但關(guān)斷增益仍然很差。更重要的是，由于晶體管T1的電流流經(jīng)晶體管T2的基極-發(fā)射極結(jié)，達(dá)林頓功率晶體管具有類似二極管的導(dǎo)通狀態(tài)特性。這使得其導(dǎo)通狀態(tài)壓降比單個(gè)雙極晶體管大得多。

圖1.功率雙極晶體管的發(fā)展。

圖2.功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的發(fā)展。

20世紀(jì)70年代，CMOS技術(shù)在集成電路中的應(yīng)用使得制造功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)成為可能。雙擴(kuò)散或D型MOSFET(圖2左側(cè))最初由幾家公司(International Rectifier，Siliconix)商業(yè)化。它的溝道長度由P基極和N+源極區(qū)的擴(kuò)散深度差決定，允許在5μm光刻工藝的情況下實(shí)現(xiàn)短溝道長度(1至1.5μm)。該器件還具有垂直結(jié)構(gòu)，其包含具有低摻雜濃度的厚漂移區(qū)以支持高電壓，它為具有高阻斷電壓的器件增加了大量的導(dǎo)通電阻。當(dāng)向柵極施加正柵極驅(qū)動(dòng)電壓以在P基極區(qū)域的表面處誘導(dǎo)反轉(zhuǎn)層以產(chǎn)生溝道時(shí)，就會(huì)發(fā)生導(dǎo)通狀態(tài)電流流動(dòng)。對(duì)于具有低阻斷電壓(<100V)的器件，溝道和JFET區(qū)域的電阻基本上貢獻(xiàn)了總導(dǎo)通電阻。當(dāng)阻斷電壓小于100V時(shí)，該器件就會(huì)表現(xiàn)出理想電子開關(guān)的大部分期望特性。

為了實(shí)現(xiàn)更低的導(dǎo)通電阻，業(yè)界在20世紀(jì)90年代引入了功率U-MOSFET(圖2右圖)(Siliconix)。該結(jié)構(gòu)消除了JFET區(qū)域電阻，從而允許增加溝道密度。對(duì)于額定電壓為30 V的器件，U-MOSFET將導(dǎo)通電阻降低了3倍。然而，器件的輸入電容(圖2中等效電路中的CGS)增加，大大降低了開關(guān)速度。然而，整體性能的提高使這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在20世紀(jì)90年代占據(jù)主導(dǎo)地位。

隨著20世紀(jì)90年代二維電荷耦合概念的提出，硅功率MOSFET的性能提高方面取得了重大突破。第一種方法是在深槽內(nèi)使用源電極來產(chǎn)生所需的2D電荷耦合。漂移區(qū)中具有線性梯度摻雜分布的GD-MOSFET(圖3左側(cè))能夠極大地改善漂移區(qū)中的電場分布，允許將其摻雜濃度增加到遠(yuǎn)高于(>10倍)圖2所示的設(shè)計(jì)。這種方法將漂移區(qū)電阻降低到遠(yuǎn)低于先前認(rèn)為的硅材料理想導(dǎo)通電阻的極限。該器件結(jié)構(gòu)現(xiàn)在通常被稱為分裂柵MOSFET(因?yàn)樗话粋€(gè)柵電極，所以用詞不當(dāng))，其阻斷電壓高達(dá)150 V，已成為領(lǐng)先的功率器件公司(Alpha和Omega，Infineon)制造的最受歡迎的產(chǎn)品，廣泛用于為臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦中的微處理器和圖形芯片的電源系統(tǒng)。

圖3.功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的發(fā)展。

第二種方法(Lorenz，Infineon，ISPSD 1999)利用通過添加與N型漂移區(qū)并聯(lián)操作的深P型漂移區(qū)而產(chǎn)生的垂直結(jié)來實(shí)現(xiàn)2D電荷耦合。這種器件設(shè)計(jì)(圖3右側(cè))通常被稱為超結(jié)(SJ)MOSFET，已成為制造阻斷電壓為600–900 V的產(chǎn)品的主流方法。這些器件用于開關(guān)損耗占主導(dǎo)地位的電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，目前許多公司都提供此類產(chǎn)品(英飛凌，意法半導(dǎo)體)。

絕緣柵雙極晶體管(IGBT)于20世紀(jì)80年代初發(fā)明、開發(fā)并商業(yè)化。器件結(jié)構(gòu)(圖4左側(cè))可以設(shè)計(jì)為在第一象限和第三象限(對(duì)稱IGBT)的結(jié)J1和J2處阻斷電壓，或者僅在第一象限(不對(duì)稱IGBT)阻斷電壓。IGBT通過使用正柵極偏置創(chuàng)建MOS溝道來工作，該偏置將基極驅(qū)動(dòng)電流輸送到內(nèi)部寬基極P-N-P雙極晶體管。在同一漂移區(qū)內(nèi)，通過溝道使用電子和通過P-N-P晶體管使用空穴產(chǎn)生集電極電流，稱為MOS雙極電流傳輸。該器件可以通過將柵極電壓降低到零來關(guān)閉電子供應(yīng)。

由于采用了寬基極P-N-P晶體管，而不是當(dāng)時(shí)用于功率晶體管的窄基極N-P-N晶體管，因此所提出的IGBT設(shè)計(jì)是一個(gè)具有革命性的改變。懷疑論者認(rèn)為，這將嚴(yán)重限制電流，使該器件不如功率雙極晶體管。我的分析基于N基區(qū)(N漂移區(qū))內(nèi)的高電平注入，預(yù)測了即使在高電流密度下也具有低導(dǎo)通狀態(tài)壓降的P-i-N整流器式導(dǎo)通狀態(tài)特性。幸運(yùn)的是，在制造和測試實(shí)際設(shè)備時(shí)，這種分析被證明是正確的。

IGBT的一個(gè)主要障礙是內(nèi)部4層晶閘管的潛在閉鎖，這可能會(huì)導(dǎo)致破壞性故障。使用添加到基本雙擴(kuò)散MOSFET工藝中的深P+區(qū)域(圖4左圖)能夠解決這個(gè)問題。當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為IGBT僅適用于低工作頻率，因此限制了其應(yīng)用，因?yàn)楫?dāng)時(shí)控制少數(shù)載流子壽命的方法會(huì)損壞MOS柵極結(jié)構(gòu)。幸運(yùn)的是，我發(fā)現(xiàn)了一種工藝，該工藝允許使用高能電子輻照來縮短漂移區(qū)的壽命，然后進(jìn)行低溫退火工藝，以去除柵極氧化物中的損壞。這對(duì)于創(chuàng)建能夠在大范圍的交換速度下運(yùn)行的IGBT至關(guān)重要(BaligaIEEE EDL，1983)，從而在GE內(nèi)部開辟了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

圖4.絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的發(fā)展。

根據(jù)我在1980年11月的演講，我預(yù)測了IGBT在通用電氣公司電機(jī)驅(qū)動(dòng)、照明、電器和醫(yī)療部門的廣泛影響，董事長杰克·韋爾奇(Jack Welch)批準(zhǔn)全力支持我的IGBT開發(fā)和商業(yè)化?；谶@種支持，我能夠在不到10個(gè)月的時(shí)間內(nèi)直接在功率MOSFET生產(chǎn)線上設(shè)計(jì)和制造IGBT。由于公司的嚴(yán)格審查，這必須在芯片設(shè)計(jì)和工藝定義過程中毫無瑕疵地完成，以確保首次實(shí)驗(yàn)成功。這是使IGBT大量用于GE制造第一臺(tái)熱泵用可調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和新型燈具的關(guān)鍵一步，這些燈具是20世紀(jì)90年代商業(yè)化的緊湊型熒光燈的先驅(qū)。由于IGBT對(duì)通用電氣應(yīng)用的價(jià)值，杰克·韋爾奇禁止發(fā)布任何有關(guān)IGBT的信息。1983年6月，半導(dǎo)體產(chǎn)品部宣布推出IGBT產(chǎn)品D94F4，最終打破了這一禁令。通用電氣公司推動(dòng)了該產(chǎn)品的應(yīng)用，并獲得了“年度產(chǎn)品”獎(jiǎng)。從1983年到1985年，通用電氣發(fā)布了我關(guān)于IGBT屬性的文章，從1985年開始，日本的許多公司(東芝、三菱電機(jī)、富士電機(jī))開發(fā)并推出了此類產(chǎn)品。

20世紀(jì)90年代，歐洲(ABB、西門子)也進(jìn)行了IGBT創(chuàng)新。P+發(fā)射極區(qū)區(qū)域被晶圓底部具有低摻雜濃度的薄P擴(kuò)散代替，以降低注入效率。研究發(fā)現(xiàn)，這可以減少替換電力機(jī)車驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中的柵極關(guān)斷(GTO)晶閘管所需的極高電壓(>4kV)器件的開關(guān)損耗。這項(xiàng)技術(shù)在歐洲和日本得到迅速優(yōu)化，廣泛應(yīng)用于城市和長途公共交通。

通過采用溝槽柵極結(jié)構(gòu)，改善了IGBT的導(dǎo)通狀態(tài)、壓降和開關(guān)速度之間的平衡。溝槽柵極設(shè)計(jì)(圖4右側(cè))增加了溝道密度，為內(nèi)部雙極晶體管提供了更多的驅(qū)動(dòng)電流，以減少導(dǎo)通電壓降。另一個(gè)被證明可以提高高壓IGBT器件性能的設(shè)計(jì)創(chuàng)新是具有窄P基極區(qū)域的深溝槽結(jié)構(gòu)(圖5)。這種方法增強(qiáng)了漂移區(qū)的電導(dǎo)率調(diào)制，從而產(chǎn)生較低的導(dǎo)通狀態(tài)電壓降。

在過去40年中，IGBT在各種應(yīng)用中變得非常流行，它被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，例如交通、照明、消費(fèi)者、工業(yè)、醫(yī)療等，以提高全世界數(shù)十億人的生活質(zhì)量。1990-2020年，汽油動(dòng)力汽車和卡車使用IGBT的電子點(diǎn)火系統(tǒng)的創(chuàng)建使汽油消耗量減少了1.8萬億加侖。1990-2020年間，使用IGBT的可調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的開發(fā)使電力消耗量減少73000太瓦時(shí)。使用IGBT電子鎮(zhèn)流器的200億盞緊湊型熒光燈的部署在1990年至2020年期間減少了5.99萬太瓦時(shí)的電力消耗。IGBT的這些應(yīng)用為消費(fèi)者節(jié)省了33.6萬億美元，同時(shí)在1990年到2020年間減少了181萬億英鎊的二氧化碳排放，以緩解全球變暖。

圖5.絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的發(fā)展。

所有太陽能和風(fēng)力發(fā)電都依賴于使用IGBT將能量轉(zhuǎn)換為可輸送到電網(wǎng)的穩(wěn)定的50或60 Hz交流電。此外，IGBT用于驅(qū)動(dòng)所有電動(dòng)汽車中的電機(jī)的逆變器。因此，它將在消除發(fā)電和運(yùn)輸部門的化石燃料以應(yīng)對(duì)氣候變化方面發(fā)揮重要作用。

用寬帶隙半導(dǎo)體代替硅的影響首先通過推導(dǎo)將垂直單極功率器件中的漂移區(qū)電阻與基本材料特性相關(guān)的方程而得到認(rèn)識(shí)，現(xiàn)在通常稱為Baliga's Figure of Merit或BFOM。該方程預(yù)測使用砷化鎵的電阻會(huì)降低13.7倍，使用碳化硅(SiC)的電阻會(huì)降低100倍以上。20世紀(jì)90年代，6H SiC晶片問世后，通過制造400 V肖特基整流器以及隨后的第一個(gè)高性能SiC功率MOSFET，驗(yàn)證了該理論。這需要改變功率MOSFET結(jié)構(gòu)以(a)屏蔽P基極區(qū)域以防止穿透擊穿;(b) 保護(hù)柵極氧化物免受高電場的影響;以及(c)采用累積溝道來增加溝道遷移率。目前市面上可買到的4H-SiC平面柵MOSFET結(jié)構(gòu)采用帶積累或反轉(zhuǎn)通道的屏蔽結(jié)構(gòu)(圖6)。

用于硅功率MOSFET的D-MOSFET工藝不能用于SiC器件，因?yàn)榧词乖趯?dǎo)致升華的非常高的溫度下，摻雜劑在該材料中的擴(kuò)散也微不足道。因此，通道是由用于形成P基和N+源區(qū)的P型和N型摻雜劑的交錯(cuò)離子注入形成的。這需要高分辨率光刻，以產(chǎn)生在功率MOSFET中實(shí)現(xiàn)低導(dǎo)通狀態(tài)電阻所需的亞微米溝道長度，該技術(shù)廣泛用于商用SiC平面柵功率MOSFET。

圖6.平面柵碳化硅功率MOSFET的發(fā)展。

通過用SiC功率MOSFET替換硅IGBT，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中開關(guān)功率損耗有效減少。然而，目前SiC功率MOSFET的成本是同等額定硅IGBT的3倍多，阻礙了其商業(yè)可行性。為克服該技術(shù)的較高成本，業(yè)界采取的策略是以高得多的頻率操作電力電子設(shè)備，以降低無源元件(如電感器和濾波器)的成本，從而降低總體成本。SiC功率MOSFET在較高頻率下的操作需要設(shè)計(jì)創(chuàng)新，以減少開關(guān)期間的漏極電流和電壓瞬變時(shí)間。通過減少柵極-漏極電荷，可以在SiC功率MOSFET中實(shí)現(xiàn)開關(guān)期間更快的漏極電壓瞬變時(shí)間。

實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)(圖7左側(cè))采用了JFET區(qū)域內(nèi)的中央植入P+區(qū)域。需要額外的工藝步驟來添加P+區(qū)，并且必須將其連接到與橫截面正交的源電極。第二種創(chuàng)新方法(圖7中間)是分裂柵器件設(shè)計(jì)，其中柵極的寬度在JFET區(qū)域上縮短。這種設(shè)計(jì)將柵極-漏極電荷減少了2.4倍，而無需任何額外的工藝步驟。第三種創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，其中P+屏蔽區(qū)的邊緣延伸到分離柵電極的邊緣之外。這種設(shè)計(jì)將柵極-漏極電荷減少了6倍，但需要額外的工藝步驟以包括第二JFET區(qū)域。

圖7.平面柵碳化硅功率MOSFET的發(fā)展。

在使用硅IGBT的H橋拓?fù)涞牡湫碗妷涸茨孀兤髦校斜匾B接一個(gè)反并聯(lián)二極管，以運(yùn)行電機(jī)的可調(diào)速驅(qū)動(dòng)器。原則上，由于電流流經(jīng)P-N二極管，SiC功率MOSFET不需要反并聯(lián)二極管。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種方法在升溫條件下，由于雙極二極管反向恢復(fù)現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致高的開關(guān)功率損失。此外，發(fā)現(xiàn)了SiC功率MOSFET的雙極退化現(xiàn)象，其中由于P-N二極管雙極電流在漂移區(qū)中產(chǎn)生缺陷。分立結(jié)勢壘控制的肖特基(JBS)二極管可以連接在SiC功率MOSFET兩端，以防止電流流過體二極管。這增加了另一個(gè)具有顯著SiC芯片面積和成本的封裝組件。如圖8所示的創(chuàng)新設(shè)計(jì)將JBS二極管集成到SiC功率MOSFET單元結(jié)構(gòu)中。

圖8.碳化硅功率MOSFET的發(fā)展。

與硅功率MOSFET的情況一樣，溝槽柵極技術(shù)可用于SiC功率MOSFET，以減少由于JFET區(qū)域的消除和溝道密度的增加而導(dǎo)致的導(dǎo)通電阻。這種方法的主要挑戰(zhàn)是溝槽底部的柵極氧化物中存在非常高的電場，這可能導(dǎo)致不可靠的操作，甚至導(dǎo)致災(zāi)難性的故障。解決這個(gè)問題的第一個(gè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)(圖9左側(cè))利用了溝槽底部的P+屏蔽區(qū)，該區(qū)與垂直于橫截面的源極電極相連。第二種方法(圖9中間)使用了兩個(gè)溝槽區(qū)域，一個(gè)用于形成柵極結(jié)構(gòu)，另一個(gè)更深的溝槽區(qū)域用于屏蔽柵極氧化物。第三種方法(圖9右側(cè))使用淺溝槽形成柵極結(jié)構(gòu)，使用兩個(gè)深溝槽屏蔽柵極氧化物。在所有三種設(shè)計(jì)中，當(dāng)屏蔽柵氧化物時(shí)產(chǎn)生JFET區(qū)，柵氧化物必須充分摻雜以降低導(dǎo)通電阻而不降低擊穿電壓。在第一種方法中觀察到良好的導(dǎo)通電阻、擊穿電壓和柵極氧化物屏蔽，而在具有較高導(dǎo)通電阻的第三種方法中，觀察到最低的柵極氧化物電場。

如本文開頭所述，在過去60年中，功率半導(dǎo)體界的“圣杯”是創(chuàng)建一個(gè)在第一象限和第三象限具有對(duì)稱行為的功率開關(guān)，具有電流飽和、低導(dǎo)通狀態(tài)壓降和快速切換能力的柵極電壓控制輸出特性。電力電子工程師已經(jīng)使用多個(gè)分立器件來組裝這樣的開關(guān)，以用于矩陣轉(zhuǎn)換器。最近通過集成兩個(gè)JBSFET(圖10)，實(shí)現(xiàn)了一種緊湊的單片4端雙向電源開關(guān)，命名為BiDFET。這些設(shè)備將使新一代電力電子產(chǎn)品更加緊湊和高效。

圖9溝槽柵碳化硅功率MOSFET的發(fā)展。

圖10.單片SiC雙向場效應(yīng)晶體管(BiDFET)。

使用另一種寬禁帶半導(dǎo)體氮化鎵(GaN)也可以制造出優(yōu)秀的功率器件。在低成本、大直徑的硅襯底上提升器件質(zhì)量的GaN外延層是這種方法的獨(dú)特屬性。然而，這需要制造具有漏極、柵極和源極電極的交叉數(shù)字化的橫向高壓功率器件，這可能由于電流擁擠和寄生金屬電阻而使芯片設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性。在GaN和氮化鋁鎵(AlGaN)之間的界面處形成二維電子氣體(通常稱為2D氣體)形成具有低薄層電阻的層，以降低導(dǎo)通電阻。第一個(gè)器件(圖11左側(cè))使用金屬柵極(肖特基勢壘)接觸，在高電子遷移率晶體管(HEMT)器件中產(chǎn)生正常導(dǎo)通行為。由于這在電力電路中是不可接受的，因此該設(shè)計(jì)與低壓硅MOSFET相結(jié)合，形成了BaligaPair或Cascode拓?fù)?。隨后，使用凹陷柵極設(shè)計(jì)創(chuàng)建了常關(guān)GaN HEMT器件(圖11中間和右側(cè))。這些設(shè)備的橫向配置允許在同一芯片上制造多個(gè)功率晶體管，從而為筆記本電腦和手機(jī)充電器等應(yīng)用構(gòu)建緊湊的功率集成電路。

圖11.氮化鎵橫向HEMT功率器件。

盡管取得了40年的進(jìn)步，功率半導(dǎo)體器件的創(chuàng)新仍在不斷提高其性能。它們已成為為消費(fèi)者提供更高舒適度、移動(dòng)性和生活質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。只有利用功率半導(dǎo)體器件才能實(shí)現(xiàn)從化石燃料向可再生能源的過渡，以滿足我們的電力需求和電動(dòng)汽車的運(yùn)輸需求。

作者簡介

Baliga教授是國際公認(rèn)的功率半導(dǎo)體器件專家。他是美國國家工程院院士和IEEE終身研究員。他在紐約斯克內(nèi)克塔迪的通用電氣研究與發(fā)展中心工作了15年，并被授予柯立芝院士的最高科學(xué)級(jí)別。他于1988年加入北卡羅來納州立大學(xué)，擔(dān)任正教授，并于1997年晉升為“杰出大學(xué)教授”;他是1998年“O.Max Gardner獎(jiǎng)”的獲得者，該獎(jiǎng)項(xiàng)由北卡羅來納大學(xué)理事會(huì)頒發(fā)給16所組成大學(xué)中“對(duì)人類福祉做出最大貢獻(xiàn)”的一人;以及2011年亞歷山大·夸爾斯·霍拉代卓越獎(jiǎng)?wù)?，這是NCU董事會(huì)授予的最高榮譽(yù)。Baliga教授著有/編輯了22本書和700多篇科學(xué)文章。他已獲得122項(xiàng)美國專利。《科學(xué)美國人》雜志在紀(jì)念晶體管發(fā)明50周年時(shí)將他列為“半導(dǎo)體革命八大領(lǐng)袖”之一。Baliga教授在GE公司發(fā)明、開發(fā)了絕緣柵雙極晶體管(IGBT)并將其商業(yè)化。他作為IGBT的唯一發(fā)明者入選國家發(fā)明家名人堂。IGBT廣泛應(yīng)用于消費(fèi)、工業(yè)、照明、交通、醫(yī)療、可再生能源和其他經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。它極大地減少了汽油和電能的使用，為消費(fèi)者帶來了巨大的成本節(jié)約，并減少了全球范圍內(nèi)的二氧化碳排放。他的一本書中詳細(xì)描述了IGBT的應(yīng)用和社會(huì)影響。2011年10月，他在白宮獲得了奧巴馬總統(tǒng)頒發(fā)的國家技術(shù)與創(chuàng)新獎(jiǎng)?wù)?，這是美國政府對(duì)工程師的最高形式的表彰;2012年10月獲得普渡州長頒發(fā)的北卡羅來納州科學(xué)獎(jiǎng)，2015年獲得全球能源獎(jiǎng)。

審核編輯：湯梓紅