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绝缘栅双极晶体管（IGBT）的基本结构、额定值和电气特性。同时，还提供了关于IGBT使用时的考虑因素。 IGBT（绝缘栅双极晶体管）是一种结合了MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的高输入阻抗和高开关速度优点，以及双极晶体管的高导电性特性（即低饱和电压）的器件。和MOSFET及双极晶体管一样，IGBT也被用作电子开关。虽然IGBT的开关速度相对较高，但仍比功率MOSFET慢。 1.1 IGBT的基本结构 图1.1显示了IGBT的基本结构和等效电路。IGBT的结构与MOSFET相似。基本上，MOSFET有一个n+–n-衬底，而IGBT有一个p＋–n+–n-衬底。因此，IGBT和MOSFET是使用类似的工艺制造的。 IGBT的等效电路表明，通过PNP和NPN晶体管的耦合形成了一个晶闸管结构。然而，如图所示，由于NPN晶体管的基极和发射极通过铝线（通过P基极层中的电阻）短路，所以晶闸管被设计为不起作用。因此，IGBT及其工作原理可以看作是由增强型N沟道MOSFET作为输入级和PNP晶体管作为输出级实现的倒置达林顿配置。 由于IGBT具有由MOSFET和PNP晶体管组成的单片结构，其操作特点除了等效电路所表示的操作外，还包括n-区域的导电性调制。由于从p＋–n+区域向n-区域注入空穴（即少数载流子），n-区域会发生导电性调制。导电性调制导致MOSFET的漏源电阻减小。由于导电性调制，IGBT具有非常低的导通状态压降（低饱和电压），这是很难 
晶闸管 通常，晶闸管是一个双稳态开关（具有开和关两种状态），具有三个PN结。 如图1.2所示，通过施加到门极（#1）的电流可以控制流经阳极和阴极（#2和#3）之间的电流。 门极电流会导通下方的晶体管。然后，上方的晶体管导通，从下方晶体管的集电极吸取基极电流。这产生了一个正反馈，其中每个晶体管都使另一个保持导通状态。 一旦晶闸管导通，仅通过移除门极电流是无法将其关闭的。相反，必须从其负载侧将其关闭（例如，通过反转电压极性）。 
从等效电路来看，IGBT的饱和电压（VCE(sat)）可以表示为： VCE(sat) = VBE + IMOS(RN-(MOD) + Rch) ----- 方程1 VBE：PNP晶体管的基极-发射极电压 IMOS：MOSFET的漏极电流 RN-(MOD)：导电调制后n区的电阻 Rch：MOSFET的沟道电阻 设PNP晶体管的集电极电流和直流电流增益分别为IC(PNP)和hFE(PNP)。那么，IMOS可以计算为： IMOS = IC(PNP) / hFE(PNP) ----- 方程2 IGBT的总电流（IIGBT）是： IIGBT = IMOS + IC(PNP) 方程1表明，IGBT的饱和电压（VCE(sat)）在很大程度上取决于IMOS，而IMOS直接取决于PNP晶体管的hFE，如方程2所示。由于hFE(PNP)和开关特性之间存在权衡，PNP晶体管的hFE极大地影响了IGBT饱和电压和开关特性之间的权衡。 
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