IGBT的结构

什么是IGBT?

本文的关键要点

・作为基础知识,了解IGBT的结构与等效电路的关系。

正如“什么是IGBT”一文中所介绍的,通过MOSFET和双极晶体管相结合,使IGBT成为同时具备这两种器件优点的功率晶体管。下面以目前主流的N沟道IGBT为例,来介绍IGBT的基本结构。从现在开始,只用“IGBT”描述的基本上都是指N沟道IGBT。

IGBT的结构

为了便于理解IGBT半导体的结构,我们首先来回顾一下电路图符号、简单的等效电路以及IGBT的基本工作。

IGBT有栅极、集电极、发射极三个引脚,可以认为,栅极与MOSFET的栅极相同,集电极和发射极与双极晶体管相同。在N沟道IGBT的情况下,IGBT与MOSFET一样,通过电压控制元件相对于发射极在栅极施加正栅极电压VGE时,集电极-发射极之间导通,流过集电极电流IC

下面是表示IGBT半导体结构的示意图(截面图)和等效电路图。为便于理解而进行了简化。蓝色箭头表示集电极电流IC的流动情况。我们与旁边的等效电路图比较来看。

如图所示,在Nch MOSFET的漏极侧形成了P+集电极层,从集电极到发射极是P型-N型-P型-N型排列的结构。

等效电路图中的Nch MOSFET的漏极和PNP晶体管的基极都相当于IGBT的N-漂移层。栅极是绝缘膜上的薄膜布线,Nch MOSFET的栅极=IGBT的栅极。IGBT的发射极为N+层,与Nch MOSFET的源极相对应。PNP晶体管的集电极为P+,与IGBT的发射极N+层相连接。PNP晶体管的发射极是P+层,相当于IGBT的集电极。

虽然这些有关IGBT的内容听起来有些复杂,但是如果将IGBT的结构用示意图体现出来,就很容易理解IGBT的等效电路图了。

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