IGBT器件介绍 IGBT结构与工作原理
出处:维库电子市场网 发布于:2024-06-24 17:48:09
IGBT结构
IGBT的结构可以分为表面栅极结构和体Si结构两部分。表面栅极结构主要有两种类型:平面栅结构和沟槽栅结构。
平面栅结构:栅极形成在晶圆表面,具有简单的结构。
沟槽栅结构:栅极形成在晶圆表面的沟槽中,这种结构将平面栅的表面沟道移到体内,消除了平面栅结构中的JFET区,提高了器件的电流密度。
体Si结构根据器件在反向耐压时耗尽区是否到达集电区可以分为穿通型(PT)IGBT、非穿通型(NPT)IGBT以及FS型IGBT(可以看作是穿通型的改进结构)。
IGBT的基本结构包含以下几个部分:
P-collector、N-drift和P-base区构成PNP晶体管部分。
N+源区、P-base基区以及N-drift作为漏区共同构成NMOS结构。
IGBT工作原理
IGBT的工作原理大致可分为四个阶段:
开启(Turn-On)阶段:当输入信号(称为栅极信号)被应用于IGBT的控制端时,栅极电极上形成强电场,这个电场通过绝缘层作用于底部的N型材料。这个电场吸引P型材料中的载流子向绝缘层附近靠拢。
激活(Activation)阶段:当达到一定电压时,底部的N型材料中的P-N结将会被击穿,载流子开始穿越绝缘层并进入N型材料。在激活期间,绝缘层的电容会存储一定电量。
饱和(Saturation)阶段:一旦激活完成,电流开始自绝缘层源源不断地流入P型材料,使其达到饱和状态。在饱和状态下,整个电流将通过P-N结和N型材料。
关断(Turn-Off)阶段:当栅极信号被取消时,电场在较短的时间内被去激活。此时,绝缘层上存储的电荷被释放,并迅速恢复到初的非激活状态。IGBT进入到可关断状态。
需要注意的是,IGBT的开关速度相对较低,由于PN结的扩散和复合时间会导致一定的开关延迟。因此,在高频应用和快速开关场景中,MOSFET可能会更为适合。
总结
IGBT器件凭借其独特的结构和工作原理,在工业控制、器、电力传输等应用中得到了广泛使用。其结合了MOSFET和BJT的优点,能够实现高电压和高电流的控制,为现代电力电子系统的发展提供了重要的技术支持。
版权与免责声明
凡本网注明“出处:维库电子市场网”的所有作品,版权均属于维库电子市场网,转载请必须注明维库电子市场网,//tgdrjb.cn,违反者本网将追究相关法律责任。
本网转载并注明自其它出处的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品出处,并自负版权等法律责任。
如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。
- 功率管的工作原理,功率管的作用是什么2025/6/27 17:11:03
- IIR滤波器和FIR滤波器的区别2025/6/27 16:56:35
- 电弧炉的工作原理,电弧炉的主要特点2025/6/27 16:47:56
- FPGA 驱动 AHT10 温湿度传感器:设计原理与实现步骤2025/6/27 15:56:07
- 深入解析安森美 SiC Combo JFET 技术特性与应用优势2025/6/26 16:34:27