Koncept oblikovanja bipolarnega tranzistorja z izoliranimi vrati

Koncept zasnove bipolarnega tranzistorja z izoliranimi vrati (IGBT) se osredotoča na integracijo prednosti močnostnih MOSFET-jev in bipolarnih spojnih tranzistorjev (BJT/GTR) za premagovanje omejitev ene same naprave pri aplikacijah z visoko-napetostjo in visokim{1}}tokom.

 

Osnovni koncept oblikovanja

Kompozitna struktura, ki dopolnjuje prednosti in slabosti
IGBT združuje visoko vhodno impedanco, napetost{0}}pogonsko delovanje in hitre preklopne značilnosti MOSFET-jev z nizkim padcem prevodne napetosti in visoko tokovno gostoto BJT-jev, kar tvori hibridno napravo "nadzora napetosti + bipolarne prevodnosti".

 

Izvajanje modulacije prevodnosti za zmanjšanje izgube prevodnosti
Z vbrizgavanjem manjšinskih nosilcev (lukenj) v območje odnašanja N⁻ učinek modulacije prevodnosti občutno zmanjša-upor med stanjem, kar omogoča IGBT, da vzdržuje nizko nasičeno napetost (Vce(sat)) tudi pri visoki napetosti, kar je veliko boljše od MOSFET-jev z enako nazivno napetostjo.

 

Navpična štiri{0}}slojna struktura (P⁺/N⁻/P/N⁺) optimizira vzdržljivost napetosti in zmogljivost toka
Z uporabo navpične prevodne strukture debelo in rahlo dopirano območje odnašanja N⁻ nosi visokonapetostno blokiranje, medtem ko kolektor P⁺ učinkovito vbrizga luknje, s čimer uravnava vzdržljivost visoke napetosti in visoko zmogljivost prenosa toka.

 

Nadzor izolacije vrat MOS poenostavlja pogonsko vezje
Vrata nadzirajo tvorbo kanala skozi izolacijsko plast SiO₂ in jih je mogoče poganjati samo z napetostjo vrat, kar zahteva minimalno pogonsko moč in odpravlja potrebo po neprekinjenem osnovnem toku, kot je BJT.

 

Podpira visoko frekvenco preklopa in visoko gostoto moči
V primerjavi s tiristorji ali GTO imajo IGBT višje preklopne hitrosti (do območja sto kHz) in s tehnološkim napredkom (kot so sedma-generacija mikro-rovov in poljskih-zaustavitvenih struktur) gostota moči še naprej narašča, zaradi česar so primerni za visoko-frekvenčne, visoko-učinkovite scenarije, kot so nova energetska vozila, fotovoltaični pretvorniki in industrijski pogoni s spremenljivo frekvenco.