IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),即隔离栅双极晶体管,是一种集大功率MOSFET的高速开关特性与大功率双极晶体管低压降特性于一体的晶体管器件。IGBT广泛应用于电力电子设备、运动控制、电动汽车、电磁锅炉等领域。
IGBT主要由NPN型双极晶体管和PNP型MOSFET组成,它将MOSFET的场效应管和双极晶体管的导通特性有机地结合在了一起,兼有MOSFET的高输入阻抗和双极晶体管的低饱和压降,整个结构是一个PNP型MOSFET串联一个NPN型双极晶体管,它极其适合高压大电流控制场合。
IGBT的三个区域能够分别从外部控制IGBT的导通或截止状态。其中中间P区域的厚度约为1um左右,浓度约为1e15cm^-3,主要起隔离作用,同时对IGBT的输入电容做贡献。NPN型双极晶体管部分的加工工艺通常选择双扩散(P+ / N+),其中N+区域是漏结和该晶体管的串联分界点。PNP型MOSFET部分的加工工艺是单扩散,其中P+区是漏极。
IGBT具有输入电容小、开关速度快、噪声小、大电流、低压降、耐压高、耐堆垛、耐放电和耐脉冲等特性。在大电流和高压控制方面,它优于MOSFET。在低压降方面,又优于双极晶体管。
IGBT广泛应用于电力电子设备、运动控制、电动汽车、电磁锅炉等领域。在高频比较低,频率低于1kHz的情况下,IGBT是理想器件;在中频(1kHz~50kHz)场合下,IGBT虽然具有大的开关速度和大的电流承受能力,但存在大噪声和损耗的问题;在高频(50kHz~1MHz)、大功率场合下,IGBT的导通和关断失真、噪声问题和瞬态温度问题,以及高频损耗问题将会成为制约其应用的障碍。