新时代发展越来越快相信很多小伙伴对家电知识这方面很朦胧吧，正好小编对家电方面颇有研究，现在就跟小伙伴们聊聊一篇关于IGBT晶体管基础知识，相信很多小伙伴们都会感兴趣，那么小编也收集到了有关IGBT晶体管基础知识信息，希望小伙伴们看了有所帮助。

IGBT晶体管基础知识

在技术讲解之前的。回答下列的重要问题，将有助于为特定的应用选择适当的IGBT。 非穿通（NPT）和穿通(PT)器件之间的差异，以及术语和图表将稍后解释。

1. 什么是工作电压？ IGBT的关断电压最高应不超过VCES的80%。

2. 这是硬或软开关？PT器件更适合于软开关，因其可以减少尾电流，但是，NPT器件将一直工作。

3.流过IGBT的电流都有什么？首先用简短的语言对用到的电流做一个大致的介绍。对于硬开关应用，频率—电流图很有用，可帮助确定器件是否适合应用。在应用时需要考虑到数据表由于测试条件不同而存在的差异，如何做到这一点稍后将有一个例子。对于软开关应用，可从IC2开始着手。

4.什么是理想的开关速度？如果答案是“更高，更好”，那么PT器件是最好的选择。同样，使用频率—电流图可以帮助选择硬开关应用的器件。

5.短路承受能力必要吗？对于应用如马达驱动器，答案是肯定的，而且开关频率也往往是相对较低。这时将需要NPT器件。开关电源往往不需要短路耐受力。

IGBT概述

一个N沟道IGBT基本上是一个N沟道功率MOSFET构建在p型衬底上，图1为通常的IGBT横截面。（PT IGBT有一个额外的N+层，并将加以解释。）因此，使用IGBT和使用功率MOSFET非常相似。从发射极到栅极之间加一个正的电压，使得电子从Body流向栅极。 如果门-发射极电压达到或超过所谓的阈值电压，足够多的电子流向栅极跨过Body形成一个导电通道，允许电流从集电极流向发射极。（准确地说，它使得电子从发射极流向集电极。）这种电子流吸引阳离子或空穴从p型衬底经漂移区到达集电极。如图2所示，为IGBT的简化等效电路图。 图1：N沟道IGBT的横截面。图2：IGBT的简化等效电路图。

图2的左边电路图为一个N沟道功率MOSFET驱动一个大衬底PNP双极晶体管，为达林顿连接。右边电路图简单地显示了一个N沟道功率MOSFET在漏极串联二极管的情形。乍看之下，似乎IGBT两端的开态电压比一个N沟道功率MOSFET本身两端的开态电压高一个二极管的压降。这是真正的事实，即IGBT两端的开态电压始终是至少有一个二极管压降。 然而，相比功率MOSFET，在相同的裸片尺寸下，工作在相同的温度和电流的情况下，IGBT可以明显降低开态电压。原因是，MOSFET仅仅是多子（多数载流子）器件。 换言之，在N沟道 MOSFET中，只有电子在流动。 如前所述，N沟道IGBT的p型衬底会将空穴注入到漂移区。因此，IGBT的电流里既有电子又有空穴。这种空穴（少子）的注入大大减少了漂移区的等效电阻。另有说明，空穴注入大大增加了电导率，或导电性被调制。由此减少了开态电压是IGBT相比功率MOSFET的主要优势。 当然，世界上没有免费的午餐，较低的开态电压的代价是开关速度变慢，特别是在关闭时。 原因是，在关断时，电子流可以突然停止，就跟在功率MOSFET中一样，通过降低栅极和发射极之间的电压使其低于阈值电压。然而，空穴仍然留在漂移区，除了电压梯度和中和没有办法移除它们。IGBT在关闭期间的尾电流一直要持续到所有的空穴被中和或被调制。调制率是可以控制的，这是图1中N +缓冲层的作用。 这种缓冲层在关闭期间迅速吸收捕获的空穴。 并非所有的IGBT纳入一个n+缓冲层; 那些被称为穿通型(PT)的有，那些被称为非穿通型（NPT）的没有。 PT IGBTs 有时被称为不对称的，NPT是对称的。

其他的较低的开态电压的代价是，如果IGBT的运作超出规格的范围，那么会存在闩锁的可能。闭锁是IGBT的一种失效模式既IGBT再也不能被栅极关闭。任何对IGBT的误用都将诱发闭锁。 因此，IGBT的闭锁失效机理需要一些解释。

基本结构

IGBT的基本结构和晶闸管类似，即一系列PNPN结。 这可以通过分析更详细的IGBT等效电路模型来解释，如图3所示。

图3：IGBT的寄生晶闸管模型。

所有的N通道功率MOSFET都存在寄生NPN双极型晶体管，因此所有N3channel的IGBT也都存在。寄生NPN晶体管的基极是体区域，基极和发射极短接以防止晶体管开启。 但是请注意，体区域存在电阻，既体扩散电阻（body region spreading resistance），如图3所示。 P型衬底，漂移区和体区域组成了IGBT的PNP部分。该PNPN结构形成了寄生晶闸管。 如果寄生NPN晶体管开启并且NPN和PNP晶体管的增益和大于1，闭锁就发生了。 闭锁是通过优化IGBT的掺杂水平和设计不同区域的尺寸来避免的，如图1所示。

可以设定NPN和PNP晶体管的增益，使他们的总和不到1。 随着温度的升高，NPN和PNP晶体管的增益增大，体扩散电阻也增大。非常高的集电极电流可在体区域引起足够的电压降使得寄生NPN晶体管开启，芯片的局部过热使寄生晶体管的增益升高，这样他们的收益总和就超过1。如果发生这种情况，寄生晶闸管就开始进入闩锁状态，而且IGBT无法被栅极关闭，且可能由于电流过大被烧毁。这是静态闭锁。高dv/dt关闭过程加上过度的集电极电流也可以显著地提高增益和开启寄生NPN晶体管。这是动态闭锁，这实际上限制了安全工作区，因为它可能会在比静态闭锁低得多的集电极电流下发生闭锁，这取决于关断时的dv / dt。通过在允许的最大电流和安全工作区内工作，可以避免静态和动态闭锁，且不用考虑dv / dt的问题。请注意，开启和关闭情况下的dv / dt，过冲（overshoot）和震荡（ringing）可由外部闸电阻设定（以及在电路布局上的杂散电感）。