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IGBT的主要I-V特性

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深圳逸盛通科技有限公司

时间 : 2018-12-20 20:23 浏览量 : 84

IGBT


IGBT是一种非常重要的电力电子器件。它不仅具有功率MOSFET的低驱动功率和高开关频率的优点,而且具有大功率晶体管低导通电压和高导通电流的优点。它可以在任何时间关断导通电流,避免了普通晶闸管只能在半波内关断的缺点。它是电力电子领域很有前途的大功率半导体器件。


IGBT又称绝缘栅双极晶体管,是电力半导体器件第三次技术革命的代表产品。广泛应用于轨道交通、航天、船舶驱动、智能电网、新能源、交流变频、风力发电、电机驱动、汽车等行业。它自创立以来已经有大约30年了。它实现了12英寸的硅片和6500伏的高电平。

igbt


IGBT的主要I-V特性


IGBT可以理解为与PiN二极管串联的MOSFET或者具有由达林顿结构驱动的宽基区的PNP。前者可以理解其特点,后者是其原理。由于沟道开路产生的电流必须满足漂移电流和漂移电阻大于0.7V的乘积,所以MOSFET的I-V曲线似乎向后移动(>0.7V),使得P+衬底和N-漂移P-N结可以向前工作,否则沟道开路就不能工作。


最后,让我们吹嘘一下吧。你经常听说第一代IGBT,直到第六代IGBT。这些是什么意思?


1)第一代:他是IGBT的雏形,最简单的原理结构,因此他必须改进N驱动来提高耐压,所以导通电阻和关断功耗相对较高,所以没有得到广泛的应用。


2)第二代:PT-IGBT,由于耗尽层不能穿透N+缓冲层,所以基区电场呈梯形分布,从而降低了芯片厚度和功耗。这主要是西门子1990年至1995年生产的BSM150GB120DN1(“DN1”指第一代)。它具有600V(与GTR特性相似)的优点,并且当达到1200V时,会遇到外延厚度的高成本和低可靠性(掺杂浓度和厚度均匀性差)的问题。


3)第三代:NPT-IGBT采用离子注入技术代替外延技术产生P+集电极(透明集电极技术),可以精确控制结深,控制发射效率,提高载流子提取速度,降低截止损耗,维持初始载流子寿命在基区不影响稳态功耗,并且具有正温度系数。点,由于该技术相对成熟,实现了稳态损耗和截止损耗的良好折衷,因此得到了广泛的应用。该代表公司仍然是西门子第一家采用FZ(区域熔炼法)代替大块产品的外延,代表BSM200GB120DN2,VCE>1200V,Vce(sat)=2.1V。


4)第四代:沟槽IGBT,最大的改进是采用沟槽结构,沟道从表面到垂直平面,基区PIN效应增强,栅极附近的载流子浓度增加,从而改善了电导率调制效应,降低了导通电阻。同时,由于沟道不是在表面上,JFET效应被消除,因此栅密度的增加不受限制,而且在栅面积上也不受限制。第四代IGBT继续采用第三代集电极P+注入技术,并增加了第二代PT技术作为场端接层、有效的超高压耐受能力等。采用二次注射技术比较困难。此时,英飞凌的减薄技术是世界首创。在1200V时,其厚度可以减小到120-140μm(NPT-IGBT需要200μm),在600V时甚至可以减小到70μm。


5)第五代:FS-IGBT和第六代FS-沟槽。第五代和第六代产品是IGBT在经历了上述四个技术改进实践之后各种技术措施的组合。第五代IGBT是第四代产品“透明集电极技术”和“电场终止技术”的结合。第六代产品是基于第五代槽型网格结构的改进,具有全新的面貌。

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