IGBT 的基本结构

     绝缘栅双极晶体管本质上是一个场效应晶体管，只是在漏极和漏区之间多了一个    P 型层。根据国际电   工委员会    IEC ／ TC （  CO ）    13 3 9 文件建议，其各部分名称基本沿用场效应晶体管的相应命名。

     图  2 － 53 所示为一个 N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构， N+ 区称为源区，附于其上的电极称为源极。 N+ 区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的 P 型区（包括 P+ 和 P 一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（ Subchannel  region ）。而在漏区另一侧的 P+ 区称为漏注入区（  Drain    injector ），它是    IGBT 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成  PNP 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。

   为了兼顾长期以来人们的习惯， IEC 规定：源极引出的电极端子（含电极端）称为发射极端（子），漏极引出的电极端（子）称为集电极端（子）。这又回到双极晶体管的术语了。但仅此而已。

    IGBT 的结构剖面图如图 2 － 53 所示。它在结构上类似于 MOSFET ，其不同点在于  IGBT 是在  N 沟道功率   MOSFET 的    N+ 基板（漏极）上增加了一个 P+ 基板（  IGBT 的集电极），形成 PN 结 j1 ，并由此引出漏极、栅极和源极则完全与 MOSFET 相似。

    由图   2 －  5 4 可以看出，  IGBT 相当于一个由 MOSFET 驱动的厚基区 GTR ，其简化等效电路如图 2 － 55 所示。图中 Rdr 是厚基区 GTR 的扩展电阻。 IGBT 是以 GTR 为主导件、     MOSFET 为驱动件的复合结构。

    N 沟道 IGBT 的图形符号有两种，如图 2 － 56 。所示。实际应用时，常使用图    2 －  5 6b 所示的符号。

对于 P 沟道，图形符号中的箭头方向恰好相反，如图  2 － 57 所示。

IGBT 的开通和关断是由栅极电压来控制的。当栅极加正电压时， MOSFET 内形成沟道，并为 PNP 晶体管提供基极电流，从而使 IGBT 导通，此时，从    P+ 区注到    N 一区进行电导调制，减少    N  一   区的电阻 Rdr 值，使高耐压的 IGBT 也具有低的通态压降。在栅极上加负电压时， MOSFET 内的沟道消失， PNP 晶体管的基极电流被切断， IGBT 即关断。

     正是由于    IGBT 是在   N 沟道    MOSFET 的    N+ 基板上加一层    P+ 基板，形成了四层结构，由 PNP － NPN 晶体管构成 IGBT 。但是， NPN 晶体管和发射极由于铝电极短路，设计时尽可能使 NPN 不起作用。所   以说， IGBT 的基本工作与 NPN 晶体管无关，可以认为是将 N 沟道 MOSFET 作为输入极， PNP 晶体管作为输出极的单向达林顿管。

     采取这样的结构可在 N 一层作电导率调制，提高电流密度。这是因    为从 P+ 基板经过 N+ 层向高电阻的    N-- 层注入少量载流子的结果。 IGBT 的设计是通过 PNP － NPN 晶体管的连接形成晶闸管。