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  • 發布時間:2020-10-26 10:29 原文鏈接: 深度解讀:到底什么是IGBT?(四)


      2) 陽極短接(SA: Shorted-Anode):它的結構是N+集電極間歇插入P+集電極,這樣N+集電極直接接觸場截止層并用作PN二極管的陰極,而P+還繼續做它的FS-IGBT的集電極,它具有增強的電流特性且改變了成本結構,因為不需要共封裝反并聯二極管了。實驗證明,它可以提高飽和電流,降低飽和壓降(~12%)。

      6、IGBT的主要I-V特性:

      IGBT你既可以把它當做一個MOSFET與PiN二極管串聯,也可以當做是一個寬基區的PNP被MOSFET驅動(DarlinGTOn結構),前者可以用來理解它的特性,后者才是他的原理。它看起來就是一個MOSFET的I-V曲線往后挪了一段(>0.7V),因為溝道開啟產生電流必須滿足漂移區電流與漂移區電阻乘積超過0.7V,才能使得P+襯底與N-drift的PN結正向導通,這樣才可以work,否則溝道開啟也不能work的。

      最后給大家吹吹牛吧,大家經常會聽到第一代IGBT一直到第六代IGBT,這些是什么意思呢?

      1)第一代:他就是IGBT的雛形,最簡單的原理結構圖那種,所以他必須要提高N-drift來提高耐壓,所以導通電阻和關斷功耗都比較高,所以沒有普及使用。

      2)第二代:PT-IGBT,由于耗盡層不能穿透N+緩沖層,所以基區電場加強呈梯形分布,所以可以減小芯片厚度從而減小功耗。這主要是西門子公司1990~1995年的產品BSM150GB120DN1("DN1"就是第一代的意思)。它主要在600V上有優勢(類似GTR特性),到1200V的時候遇到外延厚度大成本高、且可靠性低的問題(摻雜濃度以及厚度的均勻性差)。

      3)第三代:NPT-IGBT,不再采用外延技術,而是采用離子注入的技術來生成P+集電極(透明集電極技術),可以精準的控制結深而控制發射效率盡可能低,增快載流子抽取速度來降低關斷損耗,可以保持基區原有的載流子壽命而不會影響穩態功耗,同時具有正溫度系數特點,所以技術比較成熟在穩態損耗和關斷損耗間取得了很好的折中,所以被廣泛采用。代表公司依然是西門子公司率先采用FZ(區熔法)代替外延的批量產品,代表產品BSM200GB120DN2,VCE>1200V,Vce(sat)=2.1V。

      4)第四代:Trench-IGBT,最大的改進是采用Trench結構,是的溝道從表面跑到了垂直面上,所以基區的PIN效應增強,柵極附近載流子濃度增大,從而提高了電導調制效應減小了導通電阻,同時由于溝道不在表面,所以消除了JFET效應,所以柵極密度增加不受限制,而且在第四代IGBT繼續沿用了第三代的集電極P+implant技術同時加入了第二代的PT技術作為場終止層,有效特高耐壓能力等。需要使用雙注入技術,難度較大。這個時候是英飛凌的時代了,Infineon的減薄技術世界第一,它的厚度在1200V的時候可以降低到120um~140um(NPT-IGBT需要200um),甚至在600V可以降低到70um。

      5)第五代:FS-IGBT和第六代的FS-Trench,第五、第六代產品是在IGBT經歷了上述四次技術改進實踐后對各種技術措施的重新組合。第五代IGBT是第四代產品“透明集電區技術”與“電場中止技術”的組合。第六代產品是在第五代基礎上改進了溝槽柵結構,并以新的面貌出現。

      目前我國的總體能源利用效率為33%左右,比發達國家低約10個百分點。當前我國節能工作面臨較大壓力。

      根據“十一五規劃”要求,到2010年中國的能源使用效率將在2005年基礎上提高20%。在新能源領域,中國已成為太陽能電池生產的第一大國,風力發電的累計裝機容量也連續4年實現翻番,這意味著中國新能源市場蘊藏著巨大的商機。無論是太陽能電池、風力發電還是新能源汽車,其系統應用都需要把直流電轉換為交流電,承擔這一任務的部件稱為逆變器。逆變器的核心器件是IGBT(絕緣柵雙極型晶體管),也是價格最高的部件之一,在國外,IGBT技術及產品不斷更新換代,而我國目前還不具備大批量生產IGBT的能力,主要都是珠海南車、北車生產的用于高鐵的IGBT技術,還有華潤微電子(想收購Fairchild),還有華宏宏力貌似也有,現在國家重點扶持8寸的IGBT技術。




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