IGBT模块结构特点\工作原理与IGBT模块清洗介绍

今天我要和大家分享的是关于IGBT（绝缘栅双极性晶体管）芯片的革命性崛起。这项创新的科技巨擘在现代电力电子领域掀起了一场震撼世界的变革。想象一下，在过去的几十年中，我们生活的每个角落都离不开能源的驱动。然而，传统的功率晶体管却受限于一些方面不足。幸运的是，IGBT芯片的出现彻底改变了这一局面。当前的新能源车的模块系统由很多部分组成，如电池、VCU、BSM、电机等，但是这些都是发展比较成熟的产品，国内外的模块厂商已经开发了很多，但是有一个模块需要引起行业内的重视，那就是电机驱动部分，则是电机驱动部分最核心的元件IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管芯片）。

IGBT和MOS管都是一种用于电力控制的半导体器件。它们的作用是在电路中调整或控制电流的流动。

IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是一种具有低压控制和高电流能力的开关设备。它结合了场效应晶体管（MOSFET）和双极型晶体管（BJT）的优点，具有低开通电阻和高开通速度，能够承受较高的电流和电压。IGBT主要用于交流电力电子设备中，如变频器、电机驱动器、逆变器等。

MOS管（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）是一种基于MOS结构的晶体管。它具有高输入电阻、低功耗和快速开关速度等特点，可以用作开关、放大器、放大器驱动器等。MOS管可以分为两类：增强型MOSFET（nMOS）和耗尽型MOSFET（pMOS）。增强型MOSFET需要一个正电压作为控制信号以切换其导通状态，而耗尽型MOSFET需要一个负电压作为控制信号。

总的来说，IGBT主要用于高功率电力应用，而MOS管则适用于低功率应用。IGBT具有较高的电流和电压能力，可以承受较大的负载，但开关速度相对较慢。相比之下，MOS管具有较低的功耗和更快的开关速度，但电流和电压能力相对较弱。在电路设计中，对于不同的应用需求和电路规模，可以选择使用不同类型的器件。

一、结构特点：

三、存在问题：

1、开关损耗较大：

相对于传统功率晶体管，平面栅穿通型IGBT的开关损耗较大；这是由于其较厚的P+区，导致关断时空穴抽离的路径较远。

2、导通压降相对较高：

尽管相对于传统功率晶体管有所改进，但平面栅穿通型IGBT仍然存在较高的导通压降，这取决于正面结构电流路径的复杂性及其较厚的P+区。

3、温度依赖性：

平面栅穿通型IGBT的性能受温度影响较大。其导通特性和开关速度由于复杂的掺杂浓度层次的交替，高温下不同层次的表现不同，致使其受温度影响大，且期间整体的漏电流较高。

4、高电流饱和现象：

在较高电流密度时，平面栅穿通型IGBT可能会出现饱和现象，即电流不再线性响应于控制电压的变化，这是由于平面栅结构的退饱和效应，栅极施加一个大于阈值的正压VGE，则栅极氧化层下方会出现强反型层，形成导电沟道。这时如果给集电极C施加正压VCE，则发射极中的电子便会在电场的作用下源源不断地从发射极E流向集电极C，而集电极中的空穴则会从集电极C流向发射极E，这样电流便形成了。这时电流随CE电压的增长而线性增长，器件工作在饱和区。当CE电压进一步增大，IGBT沟道末的电势随着VCE而增长，使得栅极和硅表面的电压差很小，进而不能维持硅表面的强反型，这时沟道出现夹断现象，电流不再随CE电压的增加而成比例增长，即IGBT退出饱和区。

N 型衬底IGBT——平面栅非穿通型（NPT）IGBT：