关于IGBT应用实例浅析

一

多子与少子器件传统的功率器件根据主要导电载流子一般分为多子和少子器件，少子器件主要包括二极管，BJT，晶闸管，GTO等，这些器件导通的时候电流至少经过一个PN节，并且电子和空穴同时导电，其都是进入对应的PN区的少数载流子，最终形成电流。

多子器件主要有MOSFET，肖特基二极管等，这些器件都是半导体中的多数载流子导电，且一般只有一种载流子导电。

两者的区别如下 ：

1）多子器件主要靠多数载流子导电，而少子器件主要是靠电子和空穴同时导电。

2）多子器件相对少子器件开关速度要快，因为少子器件的PN节存在载流子的积累和清除过程，相当于不仅要对势垒电容充放电还需要跟扩散电容充放电。

3）少子器件其管压降是负温度系数，温度越高其漏电流也越大；而多子导通压降为正温度系数，温度升高使得N型（或者P型）半导体中的粒子运动频率加快，从而阻力加大，压降升高。所以少子器件不利于并联，而多子器件更适合并联，原因如下：

二

绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管就是我们常说的IGBT，可以说它是MOSFET的高压改进版本，MOSFET在低压情况下性能能表现得非常得优秀，但高压下导通压降太高，损耗也就会太大。

为什么压降太大呢？

上面标注的PN节压降区由于需要承受较大的电压，所以其右侧的N区需要做得较大，且掺杂浓度也更高，压降就越大。因此高压MOSFET通过的电流一般都不能太大。

为了解决MOSFET高压情况下电流不能太大的问题，就有了IGBT。

IGBT仅仅只是在MOSFET的右侧增加了一个P区，刚好右侧PN形成了一个正向PN节，所以一旦出现沟道其可以直接导通。

但是新增的PN节怎么就降低MOSFET压降了呢？

根据电导调制效应，右侧PN节正偏会导致P中大量空穴向N中移动，使得右侧N中的空穴浓度大大提高，导通压降也会降低，电阻降低，这样就获得耐压高，压降低的性能特点。

导通和关闭过程都是由等效MOSFET部分来控制，而等效PNP三极管只是通过电导调制效应来降低电阻率。

但是这样的结构在关断的过程中还是存在PN节的释放扩散区载流子的过程，所以会带来电流的拖尾现象，当然损耗相对MOSFET也会升高。

说到底IGBT是一种MOSFET与BJT的复合器件，都通过牺牲一部分各自的优势来进行互补，从而得到了一种更性能综合的器件。

三

小节 最后MOSFET一般工作频率在50KHz以上，而IGBT一般只能在20KHz以下，所以IGBT的PN节限制了其速度，同时也降低了压降，能够在高压下通过更大的电流。

IGBT也是压控器件，不过1KW一下一般还是选MOSFET，2MW一下首选IGBT，更高的话就选择IGCT和IECT等。
编辑：lyn