所有人都知道IGBT的标准定义,但是很少有人详细地、系统地从这句话抽丝剥茧,一层一层地分析为什么定义里说IGBT是由BJT和MOS组成的,它们之间有什么区别和联系,在应用的时候,什么时候能选择IGBT、什么时候选择BJT、什么时候又选择MOSFET管。这些问题其实并非很难,你跟着我看下去,就能窥见其区别及联系。为什么说IGBT是由BJT和MOSFET组成的器件?要搞清楚IGBT、BJT、MOSFET之间的关系,就必须对这三者的内部结构和工作原理有大致的了解。BJT:双极性晶体管,俗称三极管。内部结构(以PNP型BJT为例)如下图所示。BJT内部结构及符号如同我上篇文章(IGBT这玩意儿——从名称入手)讲的,双极性即意味着器件内部有空穴和电子两种载流子参与导电,BJT既然叫双极性晶体管,那其内部也必然有空穴和载流子,理解这两种载流子的运动是理解BJT工作原理的关键。由于图中e(发射极)的P区空穴浓度要大于b(基极)的N区空穴浓度,因此会发生空穴的扩散,即空穴从P区扩散至N区。同理,e(发射极)的P区电子浓度要小于b(基极)的N区电子浓度,所以电子也会发生从N区到P区的扩散运动。这种运动终会造成在发射结上出现一个从N区指向P区的电场,即内建电场。 通常IGBT模块的工作电压(600V、1200V、1700V)均对应于常用电网的电压等级。上海哪里有英飞凌infineonIGBT模块代理商
有无缓冲区决定了IGBT具有不同特性。有N*缓冲区的IGBT称为非对称型IGBT,也称穿通型IGBT。它具有正向压降小、犬断时间短、关断时尾部电流小等优点,但其反向阻断能力相对较弱。无N-缓冲区的IGBT称为对称型IGBT,也称非穿通型IGBT。它具有较强的正反向阻断能力,但它的其他特性却不及非对称型IGBT。如图2-42(b)所示的简化等效电路表明,IGBT是由GTR与MOSFET组成的达林顿结构,该结构中的部分是MOSFET驱动,另一部分是厚基区PNP型晶体管。五、IBGT的工作原理简单来说,IGBT相当于一个由MOSFET驱动的厚基区PNP型晶体管,它的简化等效电路如图2-42(b)所示,图中的RN为PNP晶体管基区内的调制电阻。从该等效电路可以清楚地看出,IGBT是用晶体管和MOSFET组成的达林顿结构的复合器件。冈为图中的晶体管为PNP型晶体管,MOSFET为N沟道场效应晶体管,所以这种结构的IGBT称为N沟道IIGBT,其符号为N-IGBT。类似地还有P沟道IGBT,即P-IGBT。IGBT的电气图形符号如图2-42(c)所示。IGBT是—种场控器件,它的开通和关断由栅极和发射极间电压UGE决定,当栅射电压UCE为正且大于开启电压UCE(th)时,MOSFET内形成沟道并为PNP型晶体管提供基极电流进而使IGBT导通,此时,从P+区注入N-的空穴。 上海哪里有英飞凌infineonIGBT模块代理商Easy封装(俗称“方盒子”):这类封装是低成本小功率的封装形式:工作电流从10A~35A。
该电场会阻止P区空穴继续向N区扩散。倘若我们在发射结添加一个正偏电压(p正n负),来减弱内建电场的作用,就能使得空穴能继续向N区扩散。扩散至N区的空穴一部分与N区的多数载流子——电子发生复合,另一部分在集电结反偏(p负n正)的条件下通过漂移抵达集电极,形成集电极电流。值得注意的是,N区本身的电子在被来自P区的空穴复合之后,并不会出现N区电子不够的情况,因为b电极(基极)会提供源源不断的电子以保证上述过程能够持续进行。这部分的理解对后面了解IGBT与BJT的关系有很大帮助。MOSFET:金属-氧化物-半导体场效应晶体管,简称场效晶体管。内部结构(以N-MOSFET为例)如下图所示。MOSFET内部结构及符号在P型半导体衬底上制作两个N+区,一个称为源区,一个称为漏区。漏、源之间是横向距离沟道区。在沟道区的表面上,有一层由热氧化生成的氧化层作为介质,称为绝缘栅。在源区、漏区和绝缘栅上蒸发一层铝作为引出电极,就是源极(S)、漏极(D)和栅极(G)。上节我们提到过一句,MOSFET管是压控器件,它的导通关断受到栅极电压的控制。我们从图上观察,发现N-MOSFET管的源极S和漏极D之间存在两个背靠背的pn结,当栅极-源极电压VGS不加电压时。
空穴收集区8可以处于与第1发射极单元金属2隔离的任何位置,特别的,在终端保护区域的p+场限环也可以成为空穴收集区8,本发明实施例对此不作限制说明。因此,本发明实施例提供的igbt芯片在电流检测过程中,通过检测电阻上产生的电压,得到工作区域的电流大小。但是,在实际检测过程中,检测电阻上的电压同时抬高了电流检测区域的mos沟槽沟道对地电位,即相当降低了电流检测区域的栅极电压,从而使电流检测区域的mos的沟道电阻增加。当电流检测区域的电流越大时,电流检测区域的mos的沟道电阻就越大,从而使检测电压在工作区域的电流越大,导致电流检测区域的电流与工作区域电流的比例关系偏离增大,产生大电流下的信号失真,造成工作区域在大电流或异常过流的检测精度低。而本发明实施例中电流检测区域的第二发射极单元相当于没有公共栅极单元提供驱动,即对于igbt芯片的电子和空穴两种载流子形成的电流,电流检测区域的第二发射极单元只获取空穴形成的电流作为检测电流,从而避免了检测电流受公共栅极单元的电压的影响,以及测试电压的影响而产生信号的失真,即避免了公共栅极单元因对地电位变化造成的偏差,从而提高了检测电流的精度。实施例二:在上述实施例的基础上。 大家选择的时候,尽量选择新一代的IGBT,芯片技术有所改进,IGBT的内核温度将有很大的提升。
20-电流检测区域;201-第二发射极单元;202-第三发射极单元;30-接地区域;100-公共栅极单元;200-公共集电极单元;40-检测电阻;2-第1发射极单元金属;3-空穴收集区电极金属;4-氧化物;5-多晶硅;6-n+源区;7-p阱区;8-空穴收集区;9-n型耐压漂移层;11-p+区;12-公共集电极金属;13-接触多晶硅;50-半导体功率模块;51-igbt芯片;52-驱动集成块;521-模块引线端子;522-导线;60-dcb板。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。如图1所示,igbt器件是由bjt(bipolarjunctiontransistor,双极型三极管)和mos(metaloxidesemiconductor,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。在实际应用中,igbt器件兼有mosfet(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor,金氧半场效晶体管)的高输入阻抗和gtr(gianttransistor,电力晶体管)的低导通压降两方面的优点。 第四代IGBT命名的后缀为:T4,S4,E4,P4。上海哪里有英飞凌infineonIGBT模块代理商
英飞凌IGBT模块选型主要是根据工作电压,工作电流,封装形式和开关频率来进行选择。上海哪里有英飞凌infineonIGBT模块代理商
以及测试电压vs的影响而产生信号的失真,即避免了公共栅极单元100因对地电位变化造成的偏差,从而提高了检测电流的精度。本发明实施例提供的igbt芯片,在igbt芯片上设置有:工作区域、电流检测区域和接地区域;igbt芯片还包括第1表面和第二表面,且,第1表面和第二表面相对设置;第1表面上设置有工作区域和电流检测区域的公共栅极单元,以及,工作区域的第1发射极单元、电流检测区域的第二发射极单元和第三发射极单元,其中,第三发射极单元与第1发射极单元连接,公共栅极单元与第1发射极单元和第二发射极单元之间通过刻蚀方式进行隔开;第二表面上设有工作区域和电流检测区域的公共集电极单元;接地区域设置于第1发射极单元内的任意位置处;电流检测区域和接地区域分别用于与检测电阻连接,以使检测电阻上产生电压,并根据电压检测工作区域的工作电流。本申请避免了栅电极因对地电位变化造成的偏差,提高了检测电流的精度。进一步的,电流检测区域20包括取样igbt模块,其中,取样igbt模块中双极型三极管的集电极和绝缘栅型场效应管的漏电极断开,以得到第二发射极单元201和第三发射极单元202。具体地,如图6所示。 上海哪里有英飞凌infineonIGBT模块代理商