簡單來說，IGBT相當于一個由MOSFET驅動的厚基區PNP型晶體管，它的簡化等效電路如圖(b)所示，圖中的RN為PNP晶體管基區內的調制電阻。從該等效電路可以清楚地看出，IGBT是用晶體管和MOSFET組成的達林頓結構的復合器件。岡為圖中的晶體管為PNP型晶體管，MOSFET為N溝道場效應晶體管，所以這種結構的IGBT稱為N溝道IIGBT，其符號為N-IGBT。類似地還有P溝道IGBT，即P- IGBT。

圖（b）

IGBT是—種場控器件，它的開通和關斷由柵極和發射極間電壓UGE決定，當柵射電壓UCE為正且大于開啟電壓UCE（th）時，MOSFET內形成溝道并為PNP型晶體管提供基極電流進而使IGBT導通，此時，從P+區注入N-的空穴（少數載流子）對N-區進行電導調制，減小N-區的電阻RN，使高耐壓的IGBT也具有很小的通態壓降。當柵射極間不加信號或加反向電壓時，MOSFET內的溝道消失，PNP型晶體管的基極電流被切斷，IGBT即關斷。由此可知，IGBT的驅動原理與MOSFET基本相同。
①當UCE為負時：J3結處于反偏狀態，器件呈反向阻斷狀態。
②當uCE為正時：UC< UTH，溝道不能形成，器件呈正向阻斷狀態；UG>UTH，絕緣門極下形成N溝道，由于載流子的相互作用，在N-區產生電導調制，使器件正向導通。

1)導通

IGBT硅片的結構與功率MOSFET的結構十分相似，主要差異是JGBT增加了P+基片和一個N+緩沖層(NPT-非穿通-IGBT技術沒有增加這個部分)，其中一個MOSFET驅動兩個雙極器件（有兩個極性的器件）。基片的應用在管體的P、和N+區之間創建了一個J，結。當正柵偏壓使柵極下面反演P基區時，一個N溝道便形成，同時出現一個電子流，并完全按照功率MOSFET的方式產生一股電流。如果這個電子流產生的電壓在0.7V范圍內，則J1將處于正向偏壓，一些空穴注入N-區內，并調整N-與N+之間的電阻率，這種方式降低了功率導通的總損耗，并啟動了第二個電荷流。最后的結果是在半導體層次內臨時出現兩種不同的電流拓撲：一個電子流（MOSFET電流）；一個空穴電流（雙極）。當UCE大于開啟電壓UCE(th），MOSFET內形成溝道，為晶體管提供基極電流，IGBT導通。

2)導通壓降

電導調制效應使電阻RN減小，通態壓降小。所謂通態壓降，是指IGBT進入導通狀態的管壓降UDS，這個電壓隨UCS上升而下降。

3)關斷

當在柵極施加一個負偏壓或柵壓低于門限值時，溝道被禁止，沒有空穴注入N-區內。在任何情況下，如果MOSFET的電流在開關階段迅速下降，集電極電流則逐漸降低，這是閡為換向開始后，在N層內還存在少數的載流子（少于）。這種殘余電流值（尾流）的降低，完全取決于關斷時電荷的密度，而密度又與幾種因素有關，如摻雜質的數量和拓撲，層次厚度和溫度。少子的衰減使集電極電流具有特征尾流波形。集電極電流將引起功耗升高、交叉導通問題，特別是在使用續流二極管的設備上，問題更加明顯。

鑒于尾流與少子的重組有關，尾流的電流值應與芯片的Tc、IC：和uCE密切相關，并且與空穴移動性有密切的關系。因此，根據所達到的溫度，降低這種作用在終端設備設計上的電流的不理想效應是可行的。當柵極和發射極間施加反壓或不加信號時，MOSFET內的溝道消失，晶體管的基極電流被切斷，IGBT關斷。

4)反向阻斷

當集電極被施加一個反向電壓時，J，就會受到反向偏壓控制，耗盡層則會向N-區擴展。因過多地降低這個層面的厚度，將無法取得一個有效的阻斷能力，所以這個機制十分重要。另外，如果過大地增加這個區域的尺寸，就會連續地提高壓降。

5)正向阻斷

當柵極和發射極短接并在集電極端子施加一個正電壓時，J，結受反向電壓控制。此時，仍然是由N漂移區巾的耗盡層承受外部施加的電壓。

6)閂鎖

ICBT在集電極與發射極之間有—個寄生PNPN晶閘管。在特殊條件下，這種寄生器件會導通。這種現象會使集電極與發射極之間的電流量增加，對等效MOSFET的控制能力降低，通常還會引起器件擊穿問題。晶閘管導通現象被稱為IGBT閂鎖。具體來說，產生這種缺陷的原因各不相同，但與器件的狀態有密切關系。

文章來源：kiaic

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