電子功率元件基礎之旅 – 電晶體 (下篇)

在上一篇我們簡單分享了MOSFET，此篇我們也簡單介紹一下MOSFET的老大哥：IGBT

IGBT除了憑藉其驅動功率小、導通壓降低和控制電路簡單的特點外，以下來和大家來詳細地介紹一下

IGBT>>>
IGBT即絕緣柵雙極電晶體，是由BJT和MOS組成的複合全控型電壓驅動功率半導體器件。它將前級的電壓驅動MOSFET和後級的允許大電流流過的電晶體相結合，是一種適合於大電流控制的器件。

                                             

                                                                     IGBT的內部等效電路圖
                                                             (圖片來源：TOSHIBA 來源網址)

IGBT工作原理
如下圖所示，圖示中的上半部分為一個典型的MOSFET結構，作為輸入極，下半部分是PNP型電晶體結構，作為輸出極。當在IGBT柵極施加正電壓時，將在柵極下麵的P層中形成反轉層，則MOSFET導通。當它導通後可以為下半部分的PNP電晶體提供基極電流使其呈導通狀態。若IGBT的柵極和發射極之間電壓為0V，則MOSFET截止，切斷PNP電晶體基極電流的供給，使得電晶體關斷。

                                                            
                                                                           IGBT工作原理圖

                                                                 (圖片來源：TOSHIBA 來源網址)

IEGT
在高壓電路中，IGBT由於發射極側漂移層（N型層）的載流子濃度較低，所以難以獲得低VCE(sat)特性。注入增強柵電晶體（IEGT）的開發利用則彌補了這一問題。IEGT也是東芝專屬的器件名稱和專利產品。

IEGT具有和IGBT相似的結構、輸出特性和驅動特性。它有一個溝槽柵結構。與IGBT相比，IEGT的柵極更深，增加了柵極至發射極的電阻從而阻止了載流子通過發射極側，使得發射極側的載流子濃度升高，高的載流子密度降低了漂移層的電阻，使VCE(sat)降低。

                                                     
                                                                      IEGT的結構和載流子密度
                                                              (圖片來源：TOSHIBA 來源網址)

IGBT的應用
IGBT適用於驅動電路簡單、電流大的應用，目前以50kHz以下的軟開關IH（感應加熱）設備、家用電器、車輛和各種交流驅動應用為主。

                                                          
                                                                                         IGBT的應用範圍
                                                                            (圖片來源：TOSHIBA 來源網址)

 
至此，電晶體的基礎介紹篇的內容就為大家介紹完畢了，簡單小結一下：

• BJT：輸入阻抗低、反向電容大、安全工作區域小
• MOSFET：開關速度快、導通壓降大、安全工作區域大
• IGBT：驅動功率小、飽和壓降低、開關速率和安全區域介於BJT和MOSFET之間

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