1.IGBT結構

IGBT在結構上類似于MOSFET，其不同點在于IGBT是在N溝道功率MOSFET的N+基板（漏極）上增加了一個 P+基板（IGBT 的集電極），形成PN 結 J1，并由此引出漏極，柵極和源極則完全與MOSFET相似。如下圖所示。

2.IGBT結構原理介紹

正是由于 IGBT 是在 N 溝道MOSFET 的N+基板上加一層P+基板，形成了四層結構，由N+基板上加一層P+基板，形成了四層結構，由PNP-NPN晶體管構成 IGBT。但是，NPN晶體管和發射極由于鋁電極短路，設計時盡可能使NPN 晶體管不起作用。所以說，IGBT 的基本工作與NPN 晶體管無關，可以認為是將 N 溝道MOSFET作為輸入極，PNP晶體管作為輸出極的單向達林頓管。

N+區稱為源區，附于其上的電極稱為源極。器件的控制區為柵區，附于其上的電極稱為柵極。溝道在緊靠柵區邊界形成。在漏、源極之間的 P 型區（包括 P+和 P?區，溝道在該區域形成）稱為亞溝道區（Subchannel Region）。而在漏區另一側的 P+區稱為漏注入區（Drain Injector），它是 IGBT 特有的功能區，與漏區和亞溝道區一起形成 PNP 雙極晶體管，起發射極的作用，向漏極注入空穴，進行導電調制，以降低器件的通態電壓。附于漏注入區上的電極稱為漏極。為了兼顧長期以來人們的習慣，IEC 規定：源極引出的電極端子（含電極端）稱為發射極端（子），漏極引出的電極端（子）稱為集電極端（子），柵極引出的電極端（子）稱為柵極端（子）。

IGBT 在一個正向的驅動電壓作用下時，一塊 P 導通型的硅材料會形成一個導電溝道。這時，導電的載流子為電子（多子）。在驅動電壓消失后，該器件處于截止狀態（自截止）。IGBT 在大多數情況下采用垂直式結構，柵極和發射極均位于芯片上表面，而芯片底面則構成了集電極。負載電流在溝道之外垂直通過芯片。IGBT 具有平面式柵極結構，也就是說，在導通狀態下導電溝道是橫向的（水平的）。

平面柵極（在現代高密度晶體管中發展為雙重擴散柵極）仍是目前 IGBT 中占統治地位的柵極結構。平面式 IGBT結構是從微電子技術移植而來的，其集電極由 P+阱區構成，位于芯片表面。負載電流水平地流經芯片。借助于一個氧化層，N區可以與襯底相互隔離，從而有可能將多個相互絕緣的 IGBT與其他器件一起集成于一個芯片上。

由于平面式晶體管的電流密度僅能達到垂直式結構的30%，因而明顯地需要更大的安裝面積，所以，平面式晶體管主要用在復雜的單芯片電路中。從構造上來看，IGBT 由眾多的硅微單元組成。每25px2芯片上的單元數可達 1 × 10^5（高耐壓 IGBT）。

3.IGBT過熱和過流的區別

半導體器件承受電流的能力受熱約束或者增益（跨導）的限制，當電流超過熱能力后，IGBT 的跨導達到最大值。而在芯片面積相同的雙極型晶體管中，當電流在工作范圍以內時，雙極型晶體管的增益將大大降低。IGBT與功率MOSFET 一樣是無“增益限制”的。

當電流非常大時，IGBT 的跨導減小，如在短路狀態下，隨著溫度升高，跨導進一步減小，這樣可保護 IGBT。當柵極電壓為 15V 時，在短路狀態下，IR 公司標準 IGBT的電流密度可達 10～20A/mm2。如此高的跨導使IGBT具有非常好的開關特性和導通特性。