IGBT的工作原理

什么是IGBT?

本文的关键要点

・当相对于IGBT发射极向IGBT栅极施加正电压时,IGBT导通,流过集电极电流。
・如等效电路图所示,通过Nch MOSFET导通、IB流过PNP晶体管,使PNP晶体管导通,IGBT的集电极和发射极之间导通。

IGBT的工作原理

下面用下列等效电路和截面结构图来说明IGBT的工作原理。


表示IGBT工作原理的等效电路和截面结构示意图

当向发射极施加正的集电极电压VCE,同样向发射极施加正的栅极电压VGE时,IGBT导通,集电极和发射极之间导通,流过集电极电流IC

将这个动作对应于等效电路时,即当施加正VGE时,Nch MOSFET导通,这会使基极电流IB流过PNP晶体管,最终,PNP晶体管导通,从而使IC从IGBT的集电极流向发射极。

截面结构图中显示了内部电子和空穴(电洞)的运动情况。当向栅极施加正VGE时,电子⊖聚集在栅极电极正下方的P+层中并形成沟道。这与MOSFET导通的原理基本相同。因此,从IGBT的发射极供给的电子沿N+层⇒沟道⇒ N-漂移层 ⇒ P+集电极层的方向移动。而空穴(电洞)⊕则由P+集电极层提供给N-漂移层。该层之所以被称为“漂移层”,是因为电子和空穴两者的载流子都会移动。也就是说,电子从IGBT发射极向IGBT集电极的移动意味着电流(IC)从IGBT集电极流向IGBT发射极。

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