绝缘栅双极型晶体管结构与工作原理

1．结构

IGBT的基本结构如图1a）所示，与P-MOSFET结构十分相似，相当于一个用MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。仔细观察发现其内部实际上包含了两个双极型晶体管P⁺NP及N⁺PN，它们又组合成了一个等效的晶闸管。这个等效晶闸管将在IGBT器件使用中引起一种“擎住效应”，会影响IGBT的安全使用。

a） 结构示意图                                      b） 等效电路                               c） 符号

图  IGBT示意图

2．工作原理

IGBT的等效电路如图1b）所示，是以PNP型厚基区GTR为主导元件、N沟道MOSFET为驱动元件的达林顿电路结构器件，R_dr为GTR基区内的调制电阻。图1c）则是IGBT的电路符号。

IGBT的开通与关断由栅极电压控制。栅极上加正向电压时MOSFET内部形成沟道，使IGBT高阻断态转入低阻通态。在栅极加上反向电压后，MOSFET中的导电沟道消除，PNP型晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。