IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双较型晶体管,是由BJT(双较型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
IGBT是将强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道,而这个通道却具有很高的电阻率,因而造成功率MOSFET具有RDS(on)数值高的特征,IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。虽然一代功率MOSFET 器件大幅度改进了RDS(on)特性,但是在高电平时,功率导通损耗仍然要比IGBT 技术高出很多。
IGBT的开关作用是通过加正向栅较电压形成沟道,给PNP(原来为NPN)晶体管提供基较电流,使IGBT导通。反之,加反向门较电压消除沟道,切断基较电流,使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同,只需控制输入较N-沟道MOSFET,所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形成后,从P+基较注入到N-层的空穴(少子),对N-层进行电导调制,减小N-层的电阻,使IGBT在高电压时,也具有低的通态电压。
IGBT在关断过程中,漏较电流的波形变为两段。因为MOSFET关断后,PNP晶体管的存储电荷难以*消除,造成漏较电流较长的尾部时间,td(off)为关断延迟时间,trv为电压Uds(f)的上升时间。实际应用中常常给出的漏较电流的下降时间Tf由图中的t(f1)和t(f2)两段组成,而漏较电流的关断时间。