Koncepce designu bipolárního tranzistoru s izolovanou bránou

Koncepce designu bipolárního tranzistoru s izolovanou bránou (IGBT) se zaměřuje na integraci výhod výkonových MOSFET a bipolárních tranzistorů s bipolárním přechodem (BJT/GTR), aby se překonala omezení jediného zařízení ve vysoko{0}}napěťových a{1}}proudých aplikacích.

 

Základní designový koncept

Kompozitní struktura, doplnění silných a slabých stránek
IGBT kombinuje vysokou vstupní impedanci, napěťově{0}}řízený provoz a rychlé spínací charakteristiky tranzistorů MOSFET s nízkým úbytkem napětí a vysokou proudovou hustotou tranzistorů BJT, čímž tvoří hybridní zařízení „ovládání napětí + bipolární vedení“.

 

Implementace modulace vodivosti ke snížení ztráty vedení
Injektováním menšinových nosičů (otvorů) do oblasti driftu N⁻ efekt modulace vodivosti výrazně snižuje-odpor stavu, což umožňuje IGBT udržovat nízké saturační napětí (Vce(sat)) i při vysokém napětí, mnohem lepší než MOSFETy se stejným jmenovitým napětím.

 

Vertikální čtyřvrstvá-struktura (P⁺/N⁻/P/N⁺) optimalizuje odolnost napětí a proudovou kapacitu
S využitím vertikální vodivé struktury nese tlustá a lehce dotovaná oblast driftu N⁻ vysokonapěťové blokování, zatímco kolektor P⁺ účinně injektuje otvory, čímž vyvažuje odolnost proti vysokému napětí a schopnost přenosu velkého proudu.

 

Ovládání izolace MOS brány zjednodušuje hnací obvod
Hradlo řídí tvorbu kanálu přes izolační vrstvu SiO₂ a může být řízeno samotným hradlovým napětím, což vyžaduje minimální hnací výkon a eliminuje potřebu nepřetržitého základního proudu jako BJT.

 

Podporuje vysokou spínací frekvenci a vysokou hustotu výkonu
Ve srovnání s tyristory nebo GTO mají IGBT vyšší spínací rychlosti (až do rozsahu stovek kHz) a s technologickým pokrokem (jako jsou mikro-zákopové a polní-konstrukce sedmé{0}}generace) se hustota výkonu stále zvyšuje, takže jsou vhodné pro vysokofrekvenční, vysokofrekvenční, vysoko{4}}frekvenční a energeticky úsporná vozidla s proměnlivou energií. pohony.