Koncept dizajna bipolarnog tranzistora izolovane kapije

Koncept dizajna bipolarnog tranzistora sa izolovanim vratima (IGBT) fokusira se na integraciju prednosti MOSFET-a snage i tranzistora bipolarnog spoja (BJT/GTR) kako bi se prevazišla ograničenja jednog uređaja u visoko-naponu, visoko-aplikacijama.

 

Osnovni koncept dizajna

Kompozitna struktura, komplementarne snage i slabosti
IGBT kombinuje visoku ulaznu impedanciju, rad pokretan naponom- i karakteristike brzog prebacivanja MOSFET-a sa niskim padom napona provodljivosti i karakteristikama velike gustine struje BJT-a, formirajući hibridni uređaj „kontrole napona + bipolarne provodljivosti“.

 

Implementacija modulacije provodljivosti za smanjenje gubitka provodljivosti
Ubrizgavanjem manjinskih nosača (rupa) u N⁻ područje pomaka, efekat modulacije provodljivosti značajno smanjuje -otpornost stanja, omogućavajući IGBT-u da održi nizak napon zasićenja (Vce(sat)) čak i pri visokom naponu, što je daleko superiornije od MOSFET-a s istim naponom.

 

Vertikalna četvoroslojna struktura (P⁺/N⁻/P/N⁺) optimizuje otpornost na napon i strujnu sposobnost
Koristeći vertikalnu provodljivu strukturu, debela i lagano dopirana N⁻ drift regija nosi blokadu visokog napona, dok P⁺ kolektor efikasno ubrizgava rupe, balansirajući otpornost na visoki napon i veliku sposobnost nošenja struje.

 

MOS kontrola izolacije kapije pojednostavljuje pogonski krug
Gejt kontroliše formiranje kanala kroz izolacioni sloj SiO₂ i može se pokretati samo naponom gejta, zahtevajući minimalnu snagu pokretanja i eliminišući potrebu za kontinuiranom baznom strujom kao što je BJT.

 

Podržava visoku frekvenciju prebacivanja i veliku gustoću snage
U poređenju sa tiristorima ili GTO, IGBT imaju veće brzine prebacivanja (do opsega od stotinu kHz), a sa tehnološkim napretkom (kao što su sedma-generacija mikro-rovova i polja-zaustavnih struktura), gustina snage nastavlja da raste, što ih čini pogodnim za visoko-energiju{4} scenarije kao što su nova energetska vozila} fotonaponskih pretvarača i industrijskih frekventnih pretvarača.