IGBT管,即绝缘栅双极型晶体管,是集结了MOS管和双极型晶体管的优点于一身的半导体器件。IGBT管内部分为:集电极、发射极和栅极,其中发射极和栅极构成了IGBT管的源极。
IGBT管的特点是:具有MOS管的高输入电阻、双极型晶体管的低输出电阻、大电流密度和大输出功率等优点,可用于高速开关和功率控制电路等领域。
IGBT管源极起到两个重要的作用:
首先是作为电流输入和输出的地,将电路和IGBT管的源极连接在一起,能使电路具备相对稳定的电势和参考点,从而在高压环境下实现控制和保护。
其次是作为电路的发射极,用于控制电路的导通和截止。当栅极电压高于源极电压时,形成正向电场,导致N型区向P型区扩散,进而在P型区上形成一个导通区域。而当栅极电压低于源极电压时,形成反向电场,阻止电流通过,达到截止的目的。
IGBT管源极由N型区和P型区交替构成,其中N型区为发射极,P型区为集电极和栅极。整个结构主要包括:PN结、N沟道、氧化物栅等部分。其中,氧化物栅是将栅极和发射极隔离开的关键部件,是通过高温氧化工艺在N型区表面生长出来的。
制作工艺中,首先在P型硅衬底上生长N型外延层,形成PN结,然后通过掺杂形成N沟道和P型区域,再在N型区表面生长氧化物栅,接着形成源极/栅极/集电极金属电极,在晶体管上建立起电路。
IGBT管源极广泛应用于各种领域,如变频空调、UPS电源、电机控制、电力逆变器、照明系统、风能、太阳能转换器等。具有高可靠性、低损耗、大功率密度、高能效等优点,是现代电力电子器件中不可或缺的重要部件。