概述新一代場截止陽極短路IGBT

　　隨著功率電子和半導體技術的快速進步，各類電力電子應用都開始要求用專門、專業(yè)的半導體開關器件，以實現(xiàn)成本和性能的共贏。與傳統(tǒng)的非穿通(NPT) IGBT相比，場截止(FS) IGBT進一步降低了飽和壓降和開關損耗。此外，通過運用陽極短路(SA)技術在IGBT裸片上集成反向并聯(lián)二極管這項相對較新的技術，使得FS IGBT非常適合軟開關功率轉換類應用。

　　場截止陽極短路溝道IGBT與NPT IGBT的對比

　　雖然NPT(非穿通)IGBT通過減少關斷過渡期間少數(shù)載流子注入量并提高復合率而提高了開關速度，但由于VCE(sat)較高而不適合某些大功率應用，因為其n-襯底必須輕度摻雜，結果在關斷狀態(tài)期間需要較厚的襯底來維持電場，如圖1(a)所示。-n-襯底的厚度是決定IGBT中飽和壓降的主要因素。

　　傳統(tǒng)NPT IGBT的“n-”漂移層和“p+”集電極之間的“n”型摻雜場截止層(如圖1(b)所示)顯著提高了IGBT的性能。這就是場截止IGBT的概念。在FS IGBT中，電場在場截止層內(nèi)急劇減弱，而在“n-”漂移層中則為逐漸減弱。因此，“n-”漂移層的厚度和飽和壓降得到了顯著改善。溝道柵極結構也改善了飽和壓降。此外，F(xiàn)S IGBT的場截止層在關斷瞬間可加快多數(shù)載流子復合，因此其尾電流遠遠小于NPT或PT IGBT.由此降低了開關損耗和關斷能量Eoff。

　　圖1: NPT IGBT(左)和場截止IGBT(右)

　　同時，出現(xiàn)了一個新的概念--陽極短路IGBT(SA IGBT)：它允許將體二極管以MOSFET的方式內(nèi)嵌到IGBT中。圖2顯示場截止溝道陽極短路(FS T SA)IGBT概念的基本結構，其中，“n+”集電極與場截止層相鄰，作為PN二極管的陰極，而“p+”集電極層作為FS T IGBT的共集電極。

　　圖2: FS SA T IGBT的截面圖

　　圖3: 典型輸出特性對比