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。河南哪里有SEMIKRON西門康IGBT模塊聯(lián)系方式
本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種半導(dǎo)體功率模塊，如圖15所示，半導(dǎo)體功率模塊50配置有上述igbt芯片51，還包括驅(qū)動(dòng)集成塊52和檢測(cè)電阻40。具體地，如圖16所示，igbt芯片51設(shè)置在dcb板60上，驅(qū)動(dòng)集成塊52的out端口通過(guò)模塊引線端子521與igbt芯片51中公共柵極單元100連接，以便于驅(qū)動(dòng)工作區(qū)域10和電流檢測(cè)區(qū)域20工作；si端口通過(guò)模塊引線端子521與檢測(cè)電阻40連接，用于獲取檢測(cè)電阻40上的電壓；以及，gnd端口通過(guò)模塊引線端子521與電流檢測(cè)區(qū)域的第1發(fā)射極單元101引出的導(dǎo)線522連接，檢測(cè)電阻40的另一端還分別與電流檢測(cè)區(qū)域的第二發(fā)射極單元201和接地區(qū)域連接，從而通過(guò)si端口獲取檢測(cè)電阻40上的測(cè)量電壓，并根據(jù)該測(cè)量電壓檢測(cè)工作區(qū)域的工作電流。本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體功率模塊，設(shè)置有igbt芯片，其中，igbt芯片上設(shè)置有：工作區(qū)域、電流檢測(cè)區(qū)域和接地區(qū)域；其中，igbt芯片還包括第1表面和第二表面，且，第1表面和第二表面相對(duì)設(shè)置；第1表面上設(shè)置有工作區(qū)域和電流檢測(cè)區(qū)域的公共柵極單元，以及，工作區(qū)域的第1發(fā)射極單元、電流檢測(cè)區(qū)域的第二發(fā)射極單元和第三發(fā)射極單元，其中，第三發(fā)射極單元與第1發(fā)射極單元連接。 山西進(jìn)口SEMIKRON西門康IGBT模塊銷售封裝后的IGBT模塊直接應(yīng)用于變頻器、UPS不間斷電源等設(shè)備上。
所有人都知道IGBT的標(biāo)準(zhǔn)定義，但是很少有人詳細(xì)地、系統(tǒng)地從這句話抽絲剝繭，一層一層地分析為什么定義里說(shuō)IGBT是由BJT和MOS組成的，它們之間有什么區(qū)別和聯(lián)系，在應(yīng)用的時(shí)候，什么時(shí)候能選擇IGBT、什么時(shí)候選擇BJT、什么時(shí)候又選擇MOSFET管。這些問(wèn)題其實(shí)并非很難，你跟著我看下去，就能窺見(jiàn)其區(qū)別及聯(lián)系。為什么說(shuō)IGBT是由BJT和MOSFET組成的器件？要搞清楚IGBT、BJT、MOSFET之間的關(guān)系，就必須對(duì)這三者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理有大致的了解。BJT：雙極性晶體管，俗稱三極管。內(nèi)部結(jié)構(gòu)（以PNP型BJT為例）如下圖所示。BJT內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號(hào)如同我上篇文章（IGBT這玩意兒——從名稱入手）講的，雙極性即意味著器件內(nèi)部有空穴和電子兩種載流子參與導(dǎo)電，BJT既然叫雙極性晶體管，那其內(nèi)部也必然有空穴和載流子，理解這兩種載流子的運(yùn)動(dòng)是理解BJT工作原理的關(guān)鍵。由于圖中e（發(fā)射極）的P區(qū)空穴濃度要大于b（基極）的N區(qū)空穴濃度，因此會(huì)發(fā)生空穴的擴(kuò)散，即空穴從P區(qū)擴(kuò)散至N區(qū)。同理，e（發(fā)射極）的P區(qū)電子濃度要小于b（基極）的N區(qū)電子濃度，所以電子也會(huì)發(fā)生從N區(qū)到P區(qū)的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)終會(huì)造成在發(fā)射結(jié)上出現(xiàn)一個(gè)從N區(qū)指向P區(qū)的電場(chǎng)，即內(nèi)建電場(chǎng)。
將igbt模塊中雙極型三極管bjt的集電極和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管mos的漏電極斷開(kāi)，并替代包含鏡像電流測(cè)試的電路中的取樣igbt，從而得到包含無(wú)柵極驅(qū)動(dòng)的電流檢測(cè)的igbt芯片的等效測(cè)試電路，即圖5中的igbt芯片結(jié)構(gòu)，從而得到第二發(fā)射極單元201和第三發(fā)射極單元202，此時(shí)，bjt的集電極單獨(dú)引出，即第二發(fā)射極單元201，作為測(cè)試電流的等效電路，電流檢測(cè)區(qū)域20只取bjt的空穴電流作為檢測(cè)電流，且，空穴電流與工作區(qū)域10的工作電流成比例關(guān)系，從而通過(guò)檢測(cè)電流檢測(cè)區(qū)域20中的電流即可得到igbt芯片的工作區(qū)域10的電流，避免了現(xiàn)有方法中柵極對(duì)地電位變化造成的偏差，提高了檢測(cè)電流的精度。此外，在第1表面上，電流檢測(cè)區(qū)域20設(shè)置在工作區(qū)域10的邊緣區(qū)域，且，電流檢測(cè)區(qū)域20的面積小于工作區(qū)域10的面積。此外，igbt芯片為溝槽結(jié)構(gòu)的igbt芯片，在電流檢測(cè)區(qū)域20和工作區(qū)域10的對(duì)應(yīng)位置內(nèi)分別設(shè)置多個(gè)溝槽，可選的，電流檢測(cè)區(qū)域20和工作區(qū)域10可以同時(shí)設(shè)置有多個(gè)溝槽，或者，工作區(qū)域10設(shè)置有多個(gè)溝槽，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不作限制說(shuō)明。以及，當(dāng)設(shè)置有溝槽時(shí)，在每個(gè)溝槽內(nèi)還填充有多晶硅。此外，在第1表面和第二表面之間，還設(shè)置有n型耐壓漂移層和導(dǎo)電層。 IGBT模塊是由IGBT（絕緣柵雙極型晶體管芯片）與FWD通過(guò)特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導(dǎo)體產(chǎn)品。
這部分在定義當(dāng)中沒(méi)有被提及的原因在于它實(shí)際上是個(gè)npnp的寄生晶閘管結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)對(duì)IGBT來(lái)說(shuō)是個(gè)不希望存在的結(jié)構(gòu)，因?yàn)榧纳чl管在一定的條件下會(huì)發(fā)生閂鎖，讓IGBT失去柵控能力，這樣IGBT將無(wú)法自行關(guān)斷，從而導(dǎo)致IGBT的損壞。具體原理在這里暫時(shí)不講，后續(xù)再為大家更新。2、IGBT和BJT、MOSFET之間的因果故事BJT出現(xiàn)在MOSFET之前，而MOSFET出現(xiàn)在IGBT之前，所以我們從中間者M(jìn)OSFET的出現(xiàn)來(lái)闡述三者的因果故事。MOSFET的出現(xiàn)可以追溯到20世紀(jì)30年代初。德國(guó)科學(xué)家Lilienfeld于1930年提出的場(chǎng)效應(yīng)晶體管概念吸引了許多該領(lǐng)域科學(xué)家的興趣，貝爾實(shí)驗(yàn)室的Bardeem和Brattain在1947年的一次場(chǎng)效應(yīng)管發(fā)明嘗試中，意外發(fā)明了電接觸雙極晶體管（BJT）。兩年后，同樣來(lái)自貝爾實(shí)驗(yàn)室的Shockley用少子注入理論闡明了BJT的工作原理，并提出了可實(shí)用化的結(jié)型晶體管概念。1960年，埃及科學(xué)家Attala及韓裔科學(xué)家Kahng在用二氧化硅改善BJT性能的過(guò)程中意外發(fā)明了MOSFET場(chǎng)效應(yīng)晶體管，此后MOSFET正式進(jìn)入功率半導(dǎo)體行業(yè)，并逐漸成為其中一大主力。發(fā)展到現(xiàn)在，MOSFET主要應(yīng)用于中小功率場(chǎng)合如電腦功率電源、家用電器等。 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(原來(lái)為NPN)晶體管提供基極電流，使IGBT導(dǎo)通。河南哪里有SEMIKRON西門康IGBT模塊聯(lián)系方式
隨著節(jié)能環(huán)保等理念的推進(jìn)，此類產(chǎn)品在市場(chǎng)上將越來(lái)越多見(jiàn)。河南哪里有SEMIKRON西門康IGBT模塊聯(lián)系方式
空穴收集區(qū)8可以處于與第1發(fā)射極單元金屬2隔離的任何位置，特別的，在終端保護(hù)區(qū)域的p+場(chǎng)限環(huán)也可以成為空穴收集區(qū)8，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不作限制說(shuō)明。因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的igbt芯片在電流檢測(cè)過(guò)程中，通過(guò)檢測(cè)電阻上產(chǎn)生的電壓，得到工作區(qū)域的電流大小。但是，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)電阻上的電壓同時(shí)抬高了電流檢測(cè)區(qū)域的mos溝槽溝道對(duì)地電位，即相當(dāng)降低了電流檢測(cè)區(qū)域的柵極電壓，從而使電流檢測(cè)區(qū)域的mos的溝道電阻增加。當(dāng)電流檢測(cè)區(qū)域的電流越大時(shí)，電流檢測(cè)區(qū)域的mos的溝道電阻就越大，從而使檢測(cè)電壓在工作區(qū)域的電流越大，導(dǎo)致電流檢測(cè)區(qū)域的電流與工作區(qū)域電流的比例關(guān)系偏離增大，產(chǎn)生大電流下的信號(hào)失真，造成工作區(qū)域在大電流或異常過(guò)流的檢測(cè)精度低。而本發(fā)明實(shí)施例中電流檢測(cè)區(qū)域的第二發(fā)射極單元相當(dāng)于沒(méi)有公共柵極單元提供驅(qū)動(dòng)，即對(duì)于igbt芯片的電子和空穴兩種載流子形成的電流，電流檢測(cè)區(qū)域的第二發(fā)射極單元只獲取空穴形成的電流作為檢測(cè)電流，從而避免了檢測(cè)電流受公共柵極單元的電壓的影響，以及測(cè)試電壓的影響而產(chǎn)生信號(hào)的失真，即避免了公共柵極單元因?qū)Φ仉娢蛔兓斐傻钠?，從而提高了檢測(cè)電流的精度。實(shí)施例二：在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上。 河南哪里有SEMIKRON西門康IGBT模塊聯(lián)系方式