Einangruð hlið tvískauta smára (IGBT) hönnunarhugmynd

Hönnunarhugmynd Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) beinist að því að sameina kosti afl MOSFETs og tvískauta junction smára (BJT/GTR) til að sigrast á takmörkunum eins tækis í háspennu, há-straumsforritum.

 

Kjarnahönnunarhugtök

Samsett uppbygging, sameinar styrkleika
IGBT samþættir mikla inntaksviðnám, spennu-drifin aðgerð og hraðskiptieiginleika MOSFETs með lágu leiðnispennufalli og háum straumþéttleikaeiginleikum BJT, og myndar blendingstæki með „spennu-stýrðri + tvískauta leiðni.

 

Leiðni mótun til að draga úr leiðnartapi
Með því að sprauta minnihlutaberum (göt) inn í N⁻ reksvæðið, minnka leiðnimótunaráhrifin verulega á-ástandsviðnám, sem gerir IGBT kleift að viðhalda lágri mettunarspennu (Vce(sat)) undir háspennu, mun betri en MOSFETs með sömu spennueinkunn.

 

Lóðrétt fjögurra-laga uppbygging (P⁺/N⁻/P/N⁺) hámarkar spennuþol og straumgetu
Lóðrétt leiðnibygging er notuð, þar sem þykkt, létt dópað N⁻ reksvæði ber háspennublokkunina og P⁺ safnarinn sprautar holum á skilvirkan hátt, jafnar háspennuþol og mikla straumflutningsgetu.

 

MOS hlið einangrunarstýring einfaldar ökumannshringrás
Hliðið stjórnar rásarmyndun í gegnum SiO₂ einangrunarlag og hægt er að knýja það eingöngu með hliðarspennu, sem krefst lágmarks drifkrafts og útilokar þörfina fyrir stöðugan grunnstraum eins og í BJT.

 

Styður hár rofi tíðni og hár aflþéttleiki
Í samanburði við tyristor eða GTO, skipta IGBT hraðar (allt að hundrað kHz svið). Með tækniframförum (eins og sjöundu-kynslóð ör-skurðar og vettvangs-stöðvabygginga, heldur aflþéttleiki áfram að batna, sem gerir þau hentug fyrir há-tíðni, há-hagkvæmni t.d. ný orkutæki, ljósvakara og iðnaðartíðnibreyta.

 

Hönnunarheimspeki endurspeglast í tækniþróun
Frá Punch-Through (PT) til Field-Stop (FS): Hagræðing á N⁻ svæði lyfjanotkun og biðminni til að draga úr rofi og leiðartapi.

 

Trench Gate uppbygging kemur í stað Planar Gate: Minnkar einingastærð og eykur frumuþéttleika, lækkar enn frekar samsvarandi Rds(on) færibreytur.

 

Samþætting og upplýsingaöflun: Til dæmis, sjöunda-kynslóð IGBT eining samþættir FWD, drifrásir og verndarrásir, sem eykur áreiðanleika kerfisins.

 

Könnun á efnum með breiðu bandbili: Ný efni eins og SiC og GaN sem notuð eru á næstu-kynslóð IGBT miða að því að ná skiptatíðni á MHz-stigi og minna tapi.