关注公众号

关注公众号

手机扫码查看

手机查看

喜欢作者

打赏方式

微信支付微信支付
支付宝支付支付宝支付
×

深度解读:到底什么是IGBT?(四)

2020.10.26


  2) 阳极短接(SA: Shorted-Anode):它的结构是N+集电极间歇插入P+集电极,这样N+集电极直接接触场截止层并用作PN二极管的阴极,而P+还继续做它的FS-IGBT的集电极,它具有增强的电流特性且改变了成本结构,因为不需要共封装反并联二极管了。实验证明,它可以提高饱和电流,降低饱和压降(~12%)。

  6、IGBT的主要I-V特性:

  IGBT你既可以把它当做一个MOSFET与PiN二极管串联,也可以当做是一个宽基区的PNP被MOSFET驱动(DarlinGTOn结构),前者可以用来理解它的特性,后者才是他的原理。它看起来就是一个MOSFET的I-V曲线往后挪了一段(>0.7V),因为沟道开启产生电流必须满足漂移区电流与漂移区电阻乘积超过0.7V,才能使得P+衬底与N-drift的PN结正向导通,这样才可以work,否则沟道开启也不能work的。

  最后给大家吹吹牛吧,大家经常会听到第一代IGBT一直到第六代IGBT,这些是什么意思呢?

  1)第一代:他就是IGBT的雏形,最简单的原理结构图那种,所以他必须要提高N-drift来提高耐压,所以导通电阻和关断功耗都比较高,所以没有普及使用。

  2)第二代:PT-IGBT,由于耗尽层不能穿透N+缓冲层,所以基区电场加强呈梯形分布,所以可以减小芯片厚度从而减小功耗。这主要是西门子公司1990~1995年的产品BSM150GB120DN1("DN1"就是第一代的意思)。它主要在600V上有优势(类似GTR特性),到1200V的时候遇到外延厚度大成本高、且可靠性低的问题(掺杂浓度以及厚度的均匀性差)。

  3)第三代:NPT-IGBT,不再采用外延技术,而是采用离子注入的技术来生成P+集电极(透明集电极技术),可以精准的控制结深而控制发射效率尽可能低,增快载流子抽取速度来降低关断损耗,可以保持基区原有的载流子寿命而不会影响稳态功耗,同时具有正温度系数特点,所以技术比较成熟在稳态损耗和关断损耗间取得了很好的折中,所以被广泛采用。代表公司依然是西门子公司率先采用FZ(区熔法)代替外延的批量产品,代表产品BSM200GB120DN2,VCE>1200V,Vce(sat)=2.1V。

  4)第四代:Trench-IGBT,最大的改进是采用Trench结构,是的沟道从表面跑到了垂直面上,所以基区的PIN效应增强,栅极附近载流子浓度增大,从而提高了电导调制效应减小了导通电阻,同时由于沟道不在表面,所以消除了JFET效应,所以栅极密度增加不受限制,而且在第四代IGBT继续沿用了第三代的集电极P+implant技术同时加入了第二代的PT技术作为场终止层,有效特高耐压能力等。需要使用双注入技术,难度较大。这个时候是英飞凌的时代了,Infineon的减薄技术世界第一,它的厚度在1200V的时候可以降低到120um~140um(NPT-IGBT需要200um),甚至在600V可以降低到70um。

  5)第五代:FS-IGBT和第六代的FS-Trench,第五、第六代产品是在IGBT经历了上述四次技术改进实践后对各种技术措施的重新组合。第五代IGBT是第四代产品“透明集电区技术”与“电场中止技术”的组合。第六代产品是在第五代基础上改进了沟槽栅结构,并以新的面貌出现。

  目前我国的总体能源利用效率为33%左右,比发达国家低约10个百分点。当前我国节能工作面临较大压力。

  根据“十一五规划”要求,到2010年中国的能源使用效率将在2005年基础上提高20%。在新能源领域,中国已成为太阳能电池生产的第一大国,风力发电的累计装机容量也连续4年实现翻番,这意味着中国新能源市场蕴藏着巨大的商机。无论是太阳能电池、风力发电还是新能源汽车,其系统应用都需要把直流电转换为交流电,承担这一任务的部件称为逆变器。逆变器的核心器件是IGBT(绝缘栅双极型晶体管),也是价格最高的部件之一,在国外,IGBT技术及产品不断更新换代,而我国目前还不具备大批量生产IGBT的能力,主要都是珠海南车、北车生产的用于高铁的IGBT技术,还有华润微电子(想收购Fairchild),还有华宏宏力貌似也有,现在国家重点扶持8寸的IGBT技术。




推荐
热点排行
一周推荐
关闭