IGBT是英文單詞Insulated Gate Bipolar Transistor，它的中文意思是絕緣柵雙極型晶體管。從功能上來說，IGBT就是一個電路開關，優(yōu)點就是用電壓控制，飽和壓降小，耐壓高?？梢杂迷陔妷簬资綆装俜考?、電流幾十到幾百安量級的強電上。可在早期IGBT可不是這么“強大”的，接下來和金譽半導體一起了解一下。

1979年，MOS柵功率開關器件作為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構（P-N-P-N四層組成），其特點是通過強堿濕法刻蝕工藝形成了V形槽柵。

80年代初期，用于功率MOSFET制造技術的DMOS（雙擴散形成的金屬-氧化物-半導體）工藝被采用到IGBT中來。在那個時候，硅芯片的結構是一種較厚的NPT（非穿通）型設計。后來，通過采用PT（穿通）型結構的方法得到了在參數(shù)折衷方面的一個顯著改進，這是隨著硅片上外延的技術進步，以及采用對應給定阻斷電壓所設計的n+緩沖層而進展的。幾年當中，這種在采用PT設計的外延片上制備的DMOS平面柵結構，其設計規(guī)則從5微米先進到3微米。

90年代中期，溝槽柵結構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實現(xiàn)的新刻蝕工藝，但仍然是穿通（PT）型芯片結構。在這種溝槽結構中，實現(xiàn)了在通態(tài)電壓和關斷時間之間折衷的更重要的改進。

硅芯片的重直結構也得到了急劇的轉(zhuǎn)變，先是采用非穿通（NPT）結構，繼而變化成弱穿通（LPT）結構，這就使安全工作區(qū)（SOA）得到同表面柵結構演變類似的改善。

這次從穿通（PT）型技術先進到非穿通（NPT）型技術，是最基本的，也是很重大的概念變化。這就是：穿通（PT）技術會有比較高的載流子注入系數(shù)，而由于它要求對少數(shù)載流子壽命進行控制致使其輸運效率變壞。另一方面，非穿通（NPT）技術則是基于不對少子壽命進行殺傷而有很好的輸運效率，不過其載流子注入系數(shù)卻比較低。進而言之，非穿通（NPT）技術又被軟穿通（LPT）技術所代替，它類似于某些人所謂的“軟穿通”（SPT）或“電場截止”（FS）型技術，這使得“成本—性能”的綜合效果得到進一步改善。

1996年，CSTBT（載流子儲存的溝槽柵雙極晶體管）使第5代IGBT模塊得以實現(xiàn)，它采用了弱穿通（LPT）芯片結構，又采用了更先進的寬元胞間距的設計。目前，包括一種“反向阻斷型”（逆阻型）功能或一種“反向?qū)ㄐ汀保鎸停┕δ艿腎GBT器件的新概念正在進行研究，以求得進一步優(yōu)化。

IGBT功率模塊采用IC驅(qū)動，各種驅(qū)動保護電路，高性能IGBT芯片，新型封裝技術，從復合功率模塊PIM發(fā)展到智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB、電力模塊IPEM。PIM向高壓大電流發(fā)展，其產(chǎn)品水平為1200—1800A/1800—3300V，IPM除用于變頻調(diào)速外，600A/2000V的IPM已用于電力機車VVVF逆變器。

平面低電感封裝技術是大電流IGBT模塊為有源器件的PEBB，用于艦艇上的導彈發(fā)射裝置。IPEM采用共燒瓷片多芯片模塊技術組裝PEBB，大大降低電路接線電感，提高系統(tǒng)效率，現(xiàn)已開發(fā)成功第二代IPEM，其中所有的無源元件以埋層方式掩埋在襯底中。智能化、模塊化成為IGBT發(fā)展熱點。

現(xiàn)在，大電流高電壓的IGBT已模塊化，制造出集成化的IGBT專用驅(qū)動電路。其性能更好，整機的可靠性更高及體積更小。

審核編輯 黃昊宇