公共柵極單元100與第1發(fā)射極單元101和第二發(fā)射極單元201之間通過刻蝕方式進行隔開；第二表面上設(shè)有工作區(qū)域10和電流檢測區(qū)域20的公共集電極單元200；接地區(qū)域30則設(shè)置于第1發(fā)射極單元101內(nèi)的任意位置處；電流檢測區(qū)域20和接地區(qū)域30分別用于與檢測電阻40連接，以使檢測電阻40上產(chǎn)生電壓，并根據(jù)電壓檢測工作區(qū)域10的工作電流。具體地，工作區(qū)域10和電流檢測區(qū)域20具有公共柵極單元100和公共集電極單元200，此外，電流檢測區(qū)域20還具有第二發(fā)射極單元201和第三發(fā)射極單元202，檢測電阻40則分別與第二發(fā)射極單元201和接地區(qū)域30連接。此時，在電流檢測過程中，工作區(qū)域10由公共柵極單元100提供驅(qū)動，以使公共集電極單元200上的電流ic通過第二發(fā)射極單元201達到檢測電阻40，從而可以在檢測電阻40上產(chǎn)生測試電壓vs，進而可以根據(jù)該測試電壓vs檢測工作區(qū)域10的工作電流。因此，在上述電流檢測過程中，電流檢測區(qū)域20的第二發(fā)射極單元201相當(dāng)于沒有公共柵極單元100提供驅(qū)動，即對于igbt芯片的電子和空穴兩種載流子形成的電流，電流檢測區(qū)域20的第二發(fā)射極單元201只獲取空穴形成的電流作為檢測電流，從而避免了檢測電流受公共柵極單元100的電壓的影響。 IGBT的轉(zhuǎn)移特性是指輸出漏極電流Id與柵源電壓Ugs之間的關(guān)系曲線。浙江進口SEMIKRON西門康IGBT模塊
不論漏極-源極電壓VDS之間加多大或什么極性的電壓，總有一個pn結(jié)處于反偏狀態(tài)，漏、源極間沒有導(dǎo)電溝道，器件無法導(dǎo)通。但如果VGS正向足夠大，此時柵極G和襯底p之間的絕緣層中會產(chǎn)生一個電場，方向從柵極指向襯底，電子在該電場的作用下聚集在柵氧下表面，形成一個N型薄層(一般為幾個nm)，連通左右兩個N+區(qū)，形成導(dǎo)通溝道，如圖中黃域所示。當(dāng)VDS＞0V時，N-MOSFET管導(dǎo)通，器件工作。了解完以PNP為例的BJT結(jié)構(gòu)和以N-MOSFET為例的MOSFET結(jié)構(gòu)之后，我們再來看IGBT的結(jié)構(gòu)圖↓IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號黃塊表示IGBT導(dǎo)通時形成的溝道。首先看黃色虛線部分，細看之下是不是有一絲熟悉之感？這部分結(jié)構(gòu)和工作原理實質(zhì)上和上述的N-MOSFET是一樣的。當(dāng)VGE>0V，VCE>0V時，IGBT表面同樣會形成溝道，電子從n區(qū)出發(fā)、流經(jīng)溝道區(qū)、注入n漂移區(qū)，n漂移區(qū)就類似于N-MOSFET的漏極。藍色虛線部分同理于BJT結(jié)構(gòu)，流入n漂移區(qū)的電子為PNP晶體管的n區(qū)持續(xù)提供電子，這就保證了PNP晶體管的基極電流。我們給它外加正向偏壓VCE，使PNP正向?qū)?，IGBT器件正常工作。這就是定義中為什么說IGBT是由BJT和MOSFET組成的器件的原因。此外，圖中我還標(biāo)了一個紅色部分。 浙江進口SEMIKRON西門康IGBT模塊IGBT導(dǎo)通時的飽和壓降比MOSFET低而和GTR接近，飽和壓降隨柵極電壓的增加而降低。
圖1所示為一個N溝道增強型絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu)，N+區(qū)稱為源區(qū)，附于其上的電極稱為源極。N+區(qū)稱為漏區(qū)。器件的控制區(qū)為柵區(qū)，附于其上的電極稱為柵極。溝道在緊靠柵區(qū)邊界形成。在漏、源之間的P型區(qū)（包括P+和P一區(qū)）（溝道在該區(qū)域形成），稱為亞溝道區(qū)（Subchannelregion）。而在漏區(qū)另一側(cè)的P+區(qū)稱為漏注入?yún)^(qū)（Draininjector），它是IGBT特有的功能區(qū)，與漏區(qū)和亞溝道區(qū)一起形成PNP雙極晶體管，起發(fā)射極的作用，向漏極注入空穴，進行導(dǎo)電調(diào)制，以降低器件的通態(tài)電壓。附于漏注入?yún)^(qū)上的電極稱為漏極。IGBT的開關(guān)作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP晶體管提供基極電流，使IGBT導(dǎo)通。反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流，使IGBT關(guān)斷。IGBT的驅(qū)動方法和MOSFET基本相同，只需控制輸入極N一溝道MOSFET，所以具有高輸入阻抗特性。當(dāng)MOSFET的溝道形成后，從P+基極注入到N一層的空穴（少子），對N一層進行電導(dǎo)調(diào)制，減小N一層的電阻，使IGBT在高電壓時，也具有低的通態(tài)電壓。IGBT和可控硅區(qū)別IGBT與晶閘管1.整流元件（晶閘管）簡單地說：整流器是把單相或三相正弦交流電流通過整流元件變成平穩(wěn)的可調(diào)的單方向的直流電流。其實現(xiàn)條件主要是依靠整流管。
IGBT模塊旁的續(xù)流二極管續(xù)流二極管二極管通常是指反向并聯(lián)在IGBT模塊兩端的一個二極管,它的作用是在電路中電壓或電流出現(xiàn)突變時,對電路中其它元件起保護作用。如在變頻驅(qū)動電動機運行時，與IGBT并聯(lián)的快恢復(fù)二極管使IGBT在關(guān)斷時電動機定子繞組中的儲存的能量能提供一個繼續(xù)流通的路徑，避免激起高壓損壞IGBT。二極管除繼續(xù)流通正向電流外，更重要的反向恢復(fù)特性，因為它直接關(guān)系到逆變橋上下臂IGBT換流時的動態(tài)特性。對于感性負載而言，由于感生電壓的存在，在IGBT的S或D極結(jié)點上，總會有流入和流出的電流存在。那個二極管就負責(zé)流出電流通路的。從IGBT的結(jié)構(gòu)原理可知，它只能單向?qū)?。另一個方向就要借助和它并聯(lián)的二極管實現(xiàn)。電感線圈可以經(jīng)過它給負載提供持續(xù)的電流，以免負載電流突變，起到平滑電流的作用！在IGBT開關(guān)電源中，就能見到一個由二極管和電阻串連起來構(gòu)成的的續(xù)流電路。這個電路與變壓器原邊并聯(lián)當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時，續(xù)流電路可以釋放掉變壓器線圈中儲存的能量，防止感應(yīng)電壓過高，擊穿開關(guān)管。電路連接圖IGBT模塊并聯(lián)二極管的使用事項一般選擇快速恢復(fù)二極管或者肖特基二極管。 在截止?fàn)顟B(tài)下的IGBT，正向電壓由J2結(jié)承擔(dān)，反向電壓由J1結(jié)承擔(dān)。
措施：在三相變壓器次級星形中點與地之間并聯(lián)適當(dāng)電容，就可以減小這種過電壓。與整流器并聯(lián)的其它負載切斷時，因電源回路電感產(chǎn)生感應(yīng)電勢的過電壓。變壓器空載且電源電壓過零時，初級拉閘，因變壓器激磁電流的突變，在次級感生出很高的瞬時電壓，這種電壓尖峰值可達工作電壓的6倍以上。交流電網(wǎng)遭雷擊或電網(wǎng)侵入干擾過電壓，即偶發(fā)性浪涌電壓，都必須加阻容吸收路進行保護。3．直流側(cè)過電壓及保護當(dāng)負載斷開時或快熔斷時，儲存在變壓器中的磁場能量會產(chǎn)生過電壓，顯然在交流側(cè)阻容吸收保護電路可以抑制這種過電壓，但由于變壓器過載時儲存的能量比空載時要大，還不能完全消除。措施：能常采用壓敏吸收進行保護。4．過電流保護一般加快速熔斷器進行保護，實際上它不能保護可控硅，而是保護變壓器線圈。5．電壓、電流上升率的限制4.均流與晶閘管選擇均流不好，很容易燒壞元件。為了解決均流問題，過去加均流電抗器，噪聲很大，效果也不好，一只一只進行對比，擰螺絲松緊，很盲目，效果差，噪音大，耗能。我們采用的辦法是：用計算機程序軟件進行動態(tài)參數(shù)篩選匹配、編號，裝配時按其號碼順序裝配，很間單。每一只元件上都刻有字，以便下更換時參考。這樣能使均流系數(shù)可達到。 IGBT模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點。浙江進口SEMIKRON西門康IGBT模塊
IGBT的靜態(tài)特性主要有伏安特性、轉(zhuǎn)移特性。浙江進口SEMIKRON西門康IGBT模塊
并在檢測電阻40上得到檢測信號。因此，這種將檢測電阻40通過引線直接與主工作區(qū)的源區(qū)金屬相接，可以避免主工作區(qū)的工作電流接地電壓對測試的影響。但是，這種方式得到的檢測電流曲線與工作電流曲線并不對應(yīng)，如圖4所示，得到的檢測電流與工作電流的比例關(guān)系不固定，在大電流時，檢測電流與工作電流的偏差較大，此時，電流傳感器1的靈敏性較低，從而導(dǎo)致檢測電流的精度和敏感性比較低。針對上述問題，本發(fā)明實施例提供了igbt芯片及半導(dǎo)體功率模塊，避免了柵電極因?qū)Φ仉娢蛔兓斐傻钠?，提高了檢測電流的精度。為便于對本實施例進行理解，下面首先對本發(fā)明實施例提供的一種igbt芯片進行詳細介紹。實施例一：本發(fā)明實施例提供了一種igbt芯片，圖5為本發(fā)明實施例提供的一種igbt芯片的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，在igbt芯片上設(shè)置有：工作區(qū)域10、電流檢測區(qū)域20和接地區(qū)域30；其中，在igbt芯片上還包括第1表面和第二表面，且，第1表面和第二表面相對設(shè)置；第1表面上設(shè)置有工作區(qū)域10和電流檢測區(qū)域20的公共柵極單元100，以及，工作區(qū)域10的第1發(fā)射極單元101、電流檢測區(qū)域20的第二發(fā)射極單元201和第三發(fā)射極單元202，其中，第三發(fā)射極單元202與第1發(fā)射極單元101連接。 浙江進口SEMIKRON西門康IGBT模塊