igbt器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）即絕緣柵雙極晶體管，是一種半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)器件。它具有MOSFET的高輸入阻抗和bipolar晶體管的低導(dǎo)通電阻的優(yōu)點(diǎn)，因此在高壓、高電流、高頻率的功率電子應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。下面我們來(lái)了解一下IGBT的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理。

一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

IGBT的結(jié)構(gòu)主要由PNP型bipolar晶體管和N型MOSFET晶體管組成。IGBT的結(jié)構(gòu)與普通的雙極晶體管相似，但是在兩個(gè)P型區(qū)之間插入了一個(gè)N型區(qū)，形成了PNP-N-MOSFET的結(jié)構(gòu)。與MOSFET相似的是，IGBT的控制端也是一個(gè)柵極，控制端與管子之間有一個(gè)絕緣層隔離。與雙極晶體管相似的是，控制端的電壓可以控制管子的導(dǎo)通和截止。IGBT的結(jié)構(gòu)如下圖所示：


二、工作原理

當(dāng)控制端施加正向電壓時(shí)，柵極與源極之間形成一個(gè)電場(chǎng)，將N型區(qū)中的電子向P型區(qū)注入，使得P型區(qū)中的空穴增多，形成一個(gè)P型管子。當(dāng)P型管子接通后，沿著N型區(qū)的電子開(kāi)始注入P型區(qū)，形成一個(gè)電流放大效應(yīng)，使得整個(gè)器件的電流增大。此時(shí)，IGBT的導(dǎo)通電阻較低，可以承受較大的電流。

當(dāng)控制端施加負(fù)向電壓時(shí)，柵極與源極之間的電場(chǎng)消失，P型管子中的電子和空穴會(huì)重新組合，使得P型管子截止。此時(shí)，整個(gè)器件的電流減小，IGBT的導(dǎo)通電阻增大。

因此，IGBT的導(dǎo)通和截止可以通過(guò)控制端的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，且控制端的電流非常小，因此可以實(shí)現(xiàn)高效率的功率控制。

總之，IGBT器件具有高性能、高可靠性、低開(kāi)關(guān)損耗、阻止反并聯(lián)二極管的正向?qū)ǖ忍攸c(diǎn)，是大功率電子應(yīng)用中的重要器件。