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(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，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(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。 不同封裝形式的IGBT，其實(shí)主要就是為了照顧IGBT的散熱。江蘇代理SEMIKRON西門康IGBT模塊服務(wù)電話
而是為了保護(hù)IGBT脆弱的反向耐壓而特別設(shè)置的，又稱為FWD（續(xù)流二極管）。二者內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同MOSFET的三個極分別是源極(S)、漏極(D)和柵極(G)。IGBT的三個極分別是集電極(C)、發(fā)射極(E)和柵極(G)。IGBT是通過在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有IGBT強(qiáng)。其主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橛陂_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。 重慶進(jìn)口SEMIKRON西門康IGBT模塊廠家直銷西門康的IGBT，除了電動汽車用的650V以外，都是工業(yè)等級的。
1979年，MOS柵功率開關(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)為一個類晶閘管的結(jié)構(gòu)(P-N-P-N四層組成)，其特點(diǎn)是通過強(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。[2]在那個時候，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，通過采用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。
可控硅可控硅簡稱SCR，是一種大功率電器元件，也稱晶閘管。它具有體積小、效率高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。在自動控制系統(tǒng)中，可作為大功率驅(qū)動器件，實(shí)現(xiàn)用小功率控件控制大功率設(shè)備。它在交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)及隨動系統(tǒng)中得到了的應(yīng)用?？煽毓璺謫蜗蚩煽毓韬碗p向可控硅兩種。雙向可控硅也叫三端雙向可控硅，簡稱TRIAC。雙向可控硅在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于兩個單向可控硅反向連接，這種可控硅具有雙向?qū)üδ?。其通斷狀態(tài)由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖（或負(fù)脈沖）可使其正向（或反向）導(dǎo)通。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是控制電路簡單，沒有反向耐壓問題，因此特別適合做交流無觸點(diǎn)開關(guān)使用。IGBTIGBT絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大；MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。IGBT非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。 IGBT的開關(guān)特性是指漏極電流與漏源電壓之間的關(guān)系。
有無緩沖區(qū)決定了IGBT具有不同特性。有N*緩沖區(qū)的IGBT稱為非對稱型IGBT，也稱穿通型IGBT。它具有正向壓降小、犬?dāng)鄷r間短、關(guān)斷時尾部電流小等優(yōu)點(diǎn)，但其反向阻斷能力相對較弱。無N-緩沖區(qū)的IGBT稱為對稱型IGBT，也稱非穿通型IGBT。它具有較強(qiáng)的正反向阻斷能力，但它的其他特性卻不及非對稱型IGBT。如圖2-42(b)所示的簡化等效電路表明，IGBT是由GTR與MOSFET組成的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中的部分是MOSFET驅(qū)動，另一部分是厚基區(qū)PNP型晶體管。五、IBGT的工作原理簡單來說，IGBT相當(dāng)于一個由MOSFET驅(qū)動的厚基區(qū)PNP型晶體管，它的簡化等效電路如圖2-42(b)所示，圖中的RN為PNP晶體管基區(qū)內(nèi)的調(diào)制電阻。從該等效電路可以清楚地看出，IGBT是用晶體管和MOSFET組成的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)的復(fù)合器件。岡為圖中的晶體管為PNP型晶體管，MOSFET為N溝道場效應(yīng)晶體管，所以這種結(jié)構(gòu)的IGBT稱為N溝道IIGBT，其符號為N-IGBT。類似地還有P溝道IGBT，即P-IGBT。IGBT的電氣圖形符號如圖2-42(c)所示。IGBT是—種場控器件，它的開通和關(guān)斷由柵極和發(fā)射極間電壓UGE決定，當(dāng)柵射電壓UCE為正且大于開啟電壓UCE（th）時，MOSFET內(nèi)形成溝道并為PNP型晶體管提供基極電流進(jìn)而使IGBT導(dǎo)通，此時，從P+區(qū)注入N-的空穴。 在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用廣。河北哪里有SEMIKRON西門康IGBT模塊代理商
MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。江蘇代理SEMIKRON西門康IGBT模塊服務(wù)電話
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(shí)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仉娢蛔兓斐傻钠睿岣吡藱z測電流的精度。為便于對本實(shí)施例進(jìn)行理解，下面首先對本發(fā)明實(shí)施例提供的一種igbt芯片進(jìn)行詳細(xì)介紹。實(shí)施例一：本發(fā)明實(shí)施例提供了一種igbt芯片，圖5為本發(fā)明實(shí)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。 江蘇代理SEMIKRON西門康IGBT模塊服務(wù)電話