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來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2024-07-25

    1979年,MOS柵功率開(kāi)關(guān)器件作為IGBT概念的先驅(qū)即已被介紹到世間。這種器件表現(xiàn)為一個(gè)類(lèi)晶閘管的結(jié)構(gòu)(P-N-P-N四層組成),其特點(diǎn)是通過(guò)強(qiáng)堿濕法刻蝕工藝形成了V形槽柵。80年代初期,用于功率MOSFET制造技術(shù)的DMOS(雙擴(kuò)散形成的金屬-氧化物-半導(dǎo)體)工藝被采用到IGBT中來(lái)。[2]在那個(gè)時(shí)候,硅芯片的結(jié)構(gòu)是一種較厚的NPT(非穿通)型設(shè)計(jì)。后來(lái),通過(guò)采用PT(穿通)型結(jié)構(gòu)的方法得到了在參數(shù)折衷方面的一個(gè)明顯改進(jìn),這是隨著硅片上外延的技術(shù)進(jìn)步,以及采用對(duì)應(yīng)給定阻斷電壓所設(shè)計(jì)的n+緩沖層而進(jìn)展的[3]。幾年當(dāng)中,這種在采用PT設(shè)計(jì)的外延片上制備的DMOS平面柵結(jié)構(gòu),其設(shè)計(jì)規(guī)則從5微米先進(jìn)到3微米。90年代中期,溝槽柵結(jié)構(gòu)又返回到一種新概念的IGBT,它是采用從大規(guī)模集成(LSI)工藝借鑒來(lái)的硅干法刻蝕技術(shù)實(shí)現(xiàn)的新刻蝕工藝,但仍然是穿通(PT)型芯片結(jié)構(gòu)。[4]在這種溝槽結(jié)構(gòu)中,實(shí)現(xiàn)了在通態(tài)電壓和關(guān)斷時(shí)間之間折衷的更重要的改進(jìn)。硅芯片的重直結(jié)構(gòu)也得到了急劇的轉(zhuǎn)變,先是采用非穿通(NPT)結(jié)構(gòu),繼而變化成弱穿通(LPT)結(jié)構(gòu),這就使安全工作區(qū)(SOA)得到同表面柵結(jié)構(gòu)演變類(lèi)似的改善。這次從穿通(PT)型技術(shù)先進(jìn)到非穿通(NPT)型技術(shù),是基本的,也是很重大的概念變化。這就是:穿通。 GBT是能源變換與傳輸?shù)闹行钠骷?,俗稱(chēng)電力電子裝置的“CPU”,作為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。安徽哪里有SEMIKRON西門(mén)康IGBT模塊工廠直銷(xiāo)

    而是為了保護(hù)IGBT脆弱的反向耐壓而特別設(shè)置的,又稱(chēng)為FWD(續(xù)流二極管)。二者內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同MOSFET的三個(gè)極分別是源極(S)、漏極(D)和柵極(G)。IGBT的三個(gè)極分別是集電極(C)、發(fā)射極(E)和柵極(G)。IGBT是通過(guò)在MOSFET的漏極上追加層而構(gòu)成的。它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖:二者的應(yīng)用領(lǐng)域不同MOSFET和IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同,決定了其應(yīng)用領(lǐng)域的不同。由于MOSFET的結(jié)構(gòu),通常它可以做到電流很大,可以到上KA,但是前提耐壓能力沒(méi)有IGBT強(qiáng)。其主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橛陂_(kāi)關(guān)電源,鎮(zhèn)流器,高頻感應(yīng)加熱,高頻逆變焊機(jī),通信電源等高頻電源領(lǐng)域。IGBT可以做很大功率,電流和電壓都可以,就是一點(diǎn)頻率不是太高,目前IGBT硬開(kāi)關(guān)速度可以到100KHZ,IGBT集中應(yīng)用于焊機(jī),逆變器,變頻器,電鍍電解電源,超音頻感應(yīng)加熱等領(lǐng)域。MOSFET與IGBT的主要特點(diǎn)MOSFET具有輸入阻抗高、開(kāi)關(guān)速度快、熱穩(wěn)定性好、電壓控制電流等特性,在電路中,可以用作放大器、電子開(kāi)關(guān)等用途。IGBT作為新型電子半導(dǎo)體器件,具有輸入阻抗高,電壓控制功耗低,控制電路簡(jiǎn)單,耐高壓,承受電流大等特性,在各種電子電路中獲得極的應(yīng)用。IGBT的理想等效電路如下圖所示,IGBT實(shí)際就是MOSFET和晶體管三極管的組合。 廣東進(jìn)口SEMIKRON西門(mén)康IGBT模塊哪里有賣(mài)的IGBT處于導(dǎo)通態(tài)時(shí),由于它的PNP晶體管為寬基區(qū)晶體管,所以其B值極低。

    圖1所示為一個(gè)N溝道增強(qiáng)型絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu),N+區(qū)稱(chēng)為源區(qū),附于其上的電極稱(chēng)為源極。N+區(qū)稱(chēng)為漏區(qū)。器件的控制區(qū)為柵區(qū),附于其上的電極稱(chēng)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(chēng)為亞溝道區(qū)(Subchannelregion)。而在漏區(qū)另一側(cè)的P+區(qū)稱(chēng)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(jìn)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(chēng)為漏極。IGBT的開(kāi)關(guān)作用是通過(guò)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(mén)極電壓消除溝道,切斷基極電流,使IGBT關(guān)斷。IGBT的驅(qū)動(dòng)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(duì)N一層進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制,減小N一層的電阻,使IGBT在高電壓時(shí),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(jiǎn)單地說(shuō):整流器是把單相或三相正弦交流電流通過(guò)整流元件變成平穩(wěn)的可調(diào)的單方向的直流電流。其實(shí)現(xiàn)條件主要是依靠整流管。

    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(gè)pn結(jié)處于反偏狀態(tài),漏、源極間沒(méi)有導(dǎo)電溝道,器件無(wú)法導(dǎo)通。但如果VGS正向足夠大,此時(shí)柵極G和襯底p之間的絕緣層中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng),方向從柵極指向襯底,電子在該電場(chǎng)的作用下聚集在柵氧下表面,形成一個(gè)N型薄層(一般為幾個(gè)nm),連通左右兩個(gè)N+區(qū),形成導(dǎo)通溝道,如圖中黃域所示。當(dāng)VDS>0V時(shí),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?cè)賮?lái)看IGBT的結(jié)構(gòu)圖↓IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號(hào)黃塊表示IGBT導(dǎo)通時(shí)形成的溝道。首先看黃色虛線部分,細(xì)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(shí)質(zhì)上和上述的N-MOSFET是一樣的。當(dāng)VGE>0V,VCE>0V時(shí),IGBT表面同樣會(huì)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(lèi)似于N-MOSFET的漏極。藍(lán)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)ǎ琁GBT器件正常工作。這就是定義中為什么說(shuō)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(gè)紅色部分。 IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn),驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。

    MOS管和IGBT管作為開(kāi)關(guān)元件,在電子電路中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn),它們?cè)谕庑渭疤匦詤?shù)上也比較相似,相信有不少人會(huì)疑惑為什么有的電路中需要用到MOS管,而有的卻需要用到IGBT管?它們之間有何區(qū)別呢?接下來(lái)冠華偉業(yè)為你解惑!何為MOS管?MOS管即MOSFET,中文全稱(chēng)是金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管,由于這種場(chǎng)效應(yīng)管的柵極被絕緣層隔離,所以又叫絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。MOSFET依照其“通道”(工作載流子)的極性不同,可分為“N型”與“P型”的兩種類(lèi)型,通常又稱(chēng)為NMOSFET與PMOSFET。MOS管本身自帶有寄生二極管,作用是防止VDD過(guò)壓的情況下,燒壞mos管,因?yàn)樵谶^(guò)壓對(duì)MOS管造成破壞之前,二極管先反向擊穿,將大電流直接到地,從而避免MOS管被燒壞。何為IGBT?IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由晶體三極管和MOS管組成的復(fù)合型半導(dǎo)體器件。IGBT的電路符號(hào)至今并未統(tǒng)一,畫(huà)原理圖時(shí)一般是借用三極管、MOS管的符號(hào),這時(shí)可以從原理圖上標(biāo)注的型號(hào)來(lái)判斷是IGBT還是MOS管。同時(shí)還要注意IGBT有沒(méi)有體二極管,圖上沒(méi)有標(biāo)出并不表示一定沒(méi)有,除非官方資料有特別說(shuō)明,否則這個(gè)二極管都是存在的。IGBT內(nèi)部的體二極管并非寄生的。IGBT模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點(diǎn)。河南代理SEMIKRON西門(mén)康IGBT模塊廠家供應(yīng)

IGBT是將強(qiáng)電流、高壓應(yīng)用和快速終端設(shè)備用垂直功率MOSFET的自然進(jìn)化。安徽哪里有SEMIKRON西門(mén)康IGBT模塊工廠直銷(xiāo)

    術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外,術(shù)語(yǔ)“第1”、“第二”、“第三”用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。應(yīng)說(shuō)明的是:以上所述實(shí)施例,為本發(fā)明的具體實(shí)施方式,用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對(duì)其限制,本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改或可輕易想到變化,或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改、變化或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此,本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。 安徽哪里有SEMIKRON西門(mén)康IGBT模塊工廠直銷(xiāo)