Koncept dizajna bipolarnog tranzistora s izoliranim vratima

Koncept dizajna bipolarnog tranzistora s izoliranim vratima (IGBT) fokusiran je na integraciju prednosti moćnih MOSFET-ova i bipolarnih spojnih tranzistora (BJT/GTR) kako bi se prevladala ograničenja jednog uređaja u aplikacijama visokog-napona i visoke{1}}struje.

 

Osnovni koncept dizajna

Kompozitna struktura, komplementirajući prednosti i slabosti
IGBT kombinira visoku ulaznu impedanciju, rad -pokrenut naponom i karakteristike brzog prebacivanja MOSFET-a s karakteristikama niskog pada napona vodljivosti i visoke gustoće struje BJT-ova, tvoreći hibridni uređaj "kontrole napona + bipolarne vodljivosti".

 

Implementacija modulacije vodljivosti za smanjenje gubitka vodljivosti
Ubrizgavanjem manjinskih nositelja (rupa) u N⁻ područje pomaka, učinak modulacije vodljivosti značajno smanjuje-otpor stanja, dopuštajući IGBT-u da održi niski napon zasićenja (Vce(sat)) čak i pri visokom naponu, daleko bolji od MOSFET-a s istim nazivnim naponom.

 

Vertikalna četvero{0}}slojna struktura (P⁺/N⁻/P/N⁺) optimizira otpornost na napon i struju
Koristeći vertikalnu vodljivu strukturu, debelo i lagano dopirano N⁻ područje drifta nosi blokiranje visokog napona, dok P⁺ kolektor učinkovito ubrizgava rupe, uravnotežujući otpornost visokog napona i veliku sposobnost prijenosa struje.

 

Kontrola izolacije MOS vrata pojednostavljuje pogonski krug
Vrata kontroliraju formiranje kanala kroz izolacijski sloj SiO₂ i mogu se pokretati samo naponom vrata, zahtijevajući minimalnu pogonsku snagu i eliminirajući potrebu za kontinuiranom osnovnom strujom poput BJT-a.

 

Podržava visoku frekvenciju prebacivanja i veliku gustoću snage
U usporedbi s tiristorima ili GTO-ima, IGBT-ovi imaju veće brzine prebacivanja (do raspona od sto kHz), a s tehnološkim napretkom (kao što je sedma-generacija mikro-rovovskih i terenskih-zaustavnih struktura), gustoća snage nastavlja rasti, što ih čini prikladnima za visoke-frekventne, visoko-učinkovite scenarije kao što su nova energetska vozila, fotonaponske pretvarače i industrijske pogone promjenjive frekvencije.