Isoleret port bipolær transistor designkoncept

Designkonceptet for Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) fokuserer på at integrere fordelene ved strøm-MOSFET'er og bipolære junction-transistorer (BJT/GTR) for at overvinde begrænsningerne ved en enkelt enhed i høj-højspændings-,-højstrømsapplikationer.

 

Kernedesignkoncept

Sammensat struktur, der supplerer styrker og svagheder
IGBT kombinerer den høje inputimpedans, spændingsdrevne-drift og hurtige switching-karakteristika for MOSFET'er med det lave ledningsspændingsfald og høje strømtæthedskarakteristika for BJT'er, og danner en hybridenhed af "spændingskontrol + bipolær ledning".

 

Implementering af ledningsevnemodulering for at reducere ledningstab
Ved at injicere minoritetsbærere (huller) i N⁻-driftregionen reducerer konduktivitetsmodulationseffekten væsentligt på-tilstandsmodstanden, hvilket gør det muligt for IGBT at opretholde en lav mætningsspænding (Vce(sat)) selv ved høj spænding, langt bedre end MOSFET'er med samme spændingsmærke.

 

Lodret fire-lagsstruktur (P⁺/N⁻/P/N⁺) optimerer spændingsmodstand og strømkapacitet
Ved at bruge en lodret ledningsstruktur bærer det tykke og let doterede N⁻-driftområde højspændingsblokering, mens P⁺-kollektoren effektivt indsprøjter huller, balancerer højspændingsmodstand og stor strømbærende evne.

 

MOS-portisoleringskontrol forenkler kørekredsløbet
Porten styrer kanaldannelse gennem et SiO₂-isoleringslag og kan drives af portspænding alene, hvilket kræver minimal drivkraft og eliminerer behovet for kontinuerlig basisstrøm som en BJT.

 

Understøtter høj omskiftningsfrekvens og høj effekttæthed
Sammenlignet med tyristorer eller GTO'er har IGBT'er hurtigere omskiftningshastigheder (op til de hundrede kHz-intervaller), og med teknologiske fremskridt (såsom syvende-generations mikro-rende- og felt-stopstrukturer), fortsætter effekttætheden med at stige, hvilket gør dem velegnede til høj-frekvente{4}-køretøjsscenarier, f.eks. fotovoltaiske invertere og industrielle frekvensomformere.