不論漏極-源極電壓VDS之間加多大或什么極性的電壓,總有一個(gè)pn結(jié)處于反偏狀態(tài),,漏,、源極間沒有導(dǎo)電溝道,,器件無法導(dǎo)通,。但如果VGS正向足夠大,此時(shí)柵極G和襯底p之間的絕緣層中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電場,,方向從柵極指向襯底,,電子在該電場的作用下聚集在柵氧下表面,,形成一個(gè)N型薄層(一般為幾個(gè)nm),連通左右兩個(gè)N+區(qū),,形成導(dǎo)通溝道,,如圖中黃域所示。當(dāng)VDS>0V時(shí),,N-MOSFET管導(dǎo)通,,器件工作。了解完以PNP為例的BJT結(jié)構(gòu)和以N-MOSFET為例的MOSFET結(jié)構(gòu)之后,,我們再來看IGBT的結(jié)構(gòu)圖↓IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號(hào)黃塊表示IGBT導(dǎo)通時(shí)形成的溝道,。首先看黃色虛線部分,細(xì)看之下是不是有一絲熟悉之感,?這部分結(jié)構(gòu)和工作原理實(shí)質(zhì)上和上述的N-MOSFET是一樣的,。當(dāng)VGE>0V,VCE>0V時(shí),,IGBT表面同樣會(huì)形成溝道,,電子從n區(qū)出發(fā)、流經(jīng)溝道區(qū),、注入n漂移區(qū),,n漂移區(qū)就類似于N-MOSFET的漏極。藍(lán)色虛線部分同理于BJT結(jié)構(gòu),,流入n漂移區(qū)的電子為PNP晶體管的n區(qū)持續(xù)提供電子,這就保證了PNP晶體管的基極電流,。我們給它外加正向偏壓VCE,使PNP正向?qū)?,IGBT器件正常工作,。這就是定義中為什么說IGBT是由BJT和MOSFET組成的器件的原因。此外,,圖中我還標(biāo)了一個(gè)紅色部分,。雙向可控硅在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于兩個(gè)單向可控硅反向連接,這種可控硅具有雙向?qū)üδ?。安徽加工賽米控模塊現(xiàn)貨
少數(shù)載流子)對(duì)N-區(qū)進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制,,減小N-區(qū)的電阻RN,,使高耐壓的IGBT也具有很小的通態(tài)壓降,。當(dāng)柵射極間不加信號(hào)或加反向電壓時(shí),MOSFET內(nèi)的溝道消失,,PNP型晶體管的基極電流被切斷,,IGBT即關(guān)斷。由此可知,,IGBT的驅(qū)動(dòng)原理與MOSFET基本相同,。①當(dāng)UCE為負(fù)時(shí):J3結(jié)處于反偏狀態(tài),器件呈反向阻斷狀態(tài),。②當(dāng)uCE為正時(shí):UC<UTH,,溝道不能形成,器件呈正向阻斷狀態(tài),;UG>UTH,,絕緣門極下形成N溝道,由于載流子的相互作用,,在N-區(qū)產(chǎn)生電導(dǎo)調(diào)制,,使器件正向?qū)ā?)導(dǎo)通IGBT硅片的結(jié)構(gòu)與功率MOSFET的結(jié)構(gòu)十分相似,主要差異是JGBT增加了P+基片和一個(gè)N+緩沖層(NPT-非穿通-IGBT技術(shù)沒有增加這個(gè)部分),,其中一個(gè)MOSFET驅(qū)動(dòng)兩個(gè)雙極器件(有兩個(gè)極性的器件),。基片的應(yīng)用在管體的P,、和N+區(qū)之間創(chuàng)建了一個(gè)J,,結(jié)。當(dāng)正柵偏壓使柵極下面反演P基區(qū)時(shí),,一個(gè)N溝道便形成,,同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)電子流,,并完全按照功率MOSFET的方式產(chǎn)生一股電流。如果這個(gè)電子流產(chǎn)生的電壓在,,則J1將處于正向偏壓,,一些空穴注入N-區(qū)內(nèi),并調(diào)整N-與N+之間的電阻率,,這種方式降低了功率導(dǎo)通的總損耗,,并啟動(dòng)了第二個(gè)電荷流。的結(jié)果是在半導(dǎo)體層次內(nèi)臨時(shí)出現(xiàn)兩種不同的電流拓?fù)洌阂粋€(gè)電子流(MOSFET電流),。安徽加工賽米控模塊現(xiàn)貨IGBT屬于功率器件,,散熱不好,就會(huì)直接燒掉,。
空穴收集區(qū)8可以處于與第1發(fā)射極單元金屬2隔離的任何位置,,特別的,在終端保護(hù)區(qū)域的p+場限環(huán)也可以成為空穴收集區(qū)8,,本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不作限制說明,。因此,本發(fā)明實(shí)施例提供的igbt芯片在電流檢測過程中,,通過檢測電阻上產(chǎn)生的電壓,,得到工作區(qū)域的電流大小。但是,,在實(shí)際檢測過程中,,檢測電阻上的電壓同時(shí)抬高了電流檢測區(qū)域的mos溝槽溝道對(duì)地電位,即相當(dāng)降低了電流檢測區(qū)域的柵極電壓,,從而使電流檢測區(qū)域的mos的溝道電阻增加,。當(dāng)電流檢測區(qū)域的電流越大時(shí),電流檢測區(qū)域的mos的溝道電阻就越大,,從而使檢測電壓在工作區(qū)域的電流越大,,導(dǎo)致電流檢測區(qū)域的電流與工作區(qū)域電流的比例關(guān)系偏離增大,產(chǎn)生大電流下的信號(hào)失真,,造成工作區(qū)域在大電流或異常過流的檢測精度低,。而本發(fā)明實(shí)施例中電流檢測區(qū)域的第二發(fā)射極單元相當(dāng)于沒有公共柵極單元提供驅(qū)動(dòng),即對(duì)于igbt芯片的電子和空穴兩種載流子形成的電流,,電流檢測區(qū)域的第二發(fā)射極單元只獲取空穴形成的電流作為檢測電流,,從而避免了檢測電流受公共柵極單元的電壓的影響,以及測試電壓的影響而產(chǎn)生信號(hào)的失真,,即避免了公共柵極單元因?qū)Φ仉娢蛔兓斐傻钠?,從而提高了檢測電流的精度。實(shí)施例二:在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上,。
TC=℃)------通態(tài)平均電流VTM=V-----------通態(tài)峰值電壓VDRM=V-------------斷態(tài)正向重復(fù)峰值電壓IDRM=mA-------------斷態(tài)重復(fù)峰值電流VRRM=V-------------反向重復(fù)峰值電壓IRRM=mA------------反向重復(fù)峰值電流IGT=mA------------門極觸發(fā)電流VGT=V------------門極觸發(fā)電壓執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):QB-02-091.晶閘管關(guān)斷過電壓(換流過電壓,、空穴積蓄效應(yīng)過電壓)及保護(hù)晶閘管從導(dǎo)通到阻斷,,線路電感(主要是變壓器漏感LB)釋放能量產(chǎn)生過電壓。由于晶閘管在導(dǎo)通期間,,載流子充滿元件內(nèi)部,,在關(guān)斷過程中,管子在反向作用下,,正向電流下降到零時(shí),元件內(nèi)部殘存著載流子,。這些載流子在反向電壓作用下瞬時(shí)出現(xiàn)較大的反向電流,,使殘存的載流子迅速消失,這時(shí)反向電流減小即diG/dt極大,,產(chǎn)生的感應(yīng)電勢很大,,這個(gè)電勢與電源串聯(lián),反向加在已恢復(fù)阻斷的元件上,,可導(dǎo)致晶閘管反向擊穿,。這就是關(guān)斷過電壓(換相過電壓)。數(shù)值可達(dá)工作電壓的5~6倍,。保護(hù)措施:在晶閘管兩端并接阻容吸收電路,。2.交流側(cè)過電壓及其保護(hù)由于交流側(cè)電路在接通或斷開時(shí)出現(xiàn)暫態(tài)過程,會(huì)產(chǎn)生操作過電壓,。高壓合閘的瞬間,,由于初次級(jí)之間存在分布電容,初級(jí)高壓經(jīng)電容耦合到次級(jí),,出現(xiàn)瞬時(shí)過電壓,。IGBT的觸發(fā)和關(guān)斷要求給其柵極和基極之間加上正向電壓和負(fù)向電壓,柵極電壓可由不同的驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生,。
該igbt芯片上設(shè)置有:工作區(qū)域,、電流檢測區(qū)域和接地區(qū)域;其中,,igbt芯片還包括第1表面和第二表面,,且,第1表面和第二表面相對(duì)設(shè)置,;第1表面上設(shè)置有工作區(qū)域和電流檢測區(qū)域的公共柵極單元,,以及,工作區(qū)域的第1發(fā)射極單元,、電流檢測區(qū)域的第二發(fā)射極單元和第三發(fā)射極單元,,其中,第三發(fā)射極單元與第1發(fā)射極單元連接,,公共柵極單元與第1發(fā)射極單元和第二發(fā)射極單元之間通過刻蝕方式進(jìn)行隔開,;第二表面上設(shè)有工作區(qū)域和電流檢測區(qū)域的公共集電極單元,;接地區(qū)域設(shè)置于第1發(fā)射極單元內(nèi)的任意位置處;電流檢測區(qū)域和接地區(qū)域分別用于與檢測電阻連接,,以使檢測電阻上產(chǎn)生電壓,,并根據(jù)電壓檢測工作區(qū)域的工作電流。第二方面,,本發(fā)明實(shí)施例還提供一種半導(dǎo)體功率模塊,,半導(dǎo)體功率模塊配置有第1方面的igbt芯片,還包括驅(qū)動(dòng)集成塊和檢測電阻,;其中,,驅(qū)動(dòng)集成塊與igbt芯片中公共柵極單元連接,以便于驅(qū)動(dòng)工作區(qū)域和電流檢測區(qū)域工作,;以及,,還與檢測電阻連接,用于獲取檢測電阻上的電壓,。本發(fā)明實(shí)施例帶來了以下有益效果:本發(fā)明實(shí)施例提供了igbt芯片及半導(dǎo)體功率模塊,,igbt芯片上設(shè)置有:工作區(qū)域、電流檢測區(qū)域和接地區(qū)域,;其中,,igbt芯片還包括第1表面和第二表面這個(gè)電壓為系統(tǒng)的直流母線工作電壓。安徽加工賽米控模塊現(xiàn)貨
可控硅分單向可控硅和雙向可控硅兩種,。雙向可控硅也叫三端雙向可控硅,,簡稱TRIAC。安徽加工賽米控模塊現(xiàn)貨
IGBT(絕緣柵雙極型晶體管),,是由BJT(雙極結(jié)型晶體三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型-電壓驅(qū)動(dòng)式-功率半導(dǎo)體器件,其具有自關(guān)斷的特征,。簡單講,是一個(gè)非通即斷的開關(guān),,IGBT沒有放大電壓的功能,,導(dǎo)通時(shí)可以看做導(dǎo)線,斷開時(shí)當(dāng)做開路,。IGBT融合了BJT和MOSFET的兩種器件的優(yōu)點(diǎn),,如驅(qū)動(dòng)功率小和飽和壓降低等。IGBT模塊是由IGBT與FWD(續(xù)流二極管芯片)通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導(dǎo)體產(chǎn)品,,具有節(jié)能,、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點(diǎn),。IGBT是能源轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)钠骷?,是電力電子裝置的“CPU”。采用IGBT進(jìn)行功率變換,,能夠提高用電效率和質(zhì)量,,具有高效節(jié)能和綠色環(huán)保的特點(diǎn),,是解決能源短缺問題和降低碳排放的關(guān)鍵支撐技術(shù)。IGBT是以GTR為主導(dǎo)元件,,MOSFET為驅(qū)動(dòng)元件的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)的復(fù)合器件,。其外部有三個(gè)電極,分別為G-柵極,,C-集電極,,E-發(fā)射極。在IGBT使用過程中,,可以通過控制其集-射極電壓UCE和柵-射極電壓UGE的大小,,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT導(dǎo)通/關(guān)斷/阻斷狀態(tài)的控制。1)當(dāng)IGBT柵-射極加上加0或負(fù)電壓時(shí),,MOSFET內(nèi)溝道消失,,IGBT呈關(guān)斷狀態(tài),。2)當(dāng)集-射極電壓UCE<0時(shí),,J3的PN結(jié)處于反偏,IGBT呈反向阻斷狀態(tài),。3)當(dāng)集-射極電壓UCE>0時(shí),。安徽加工賽米控模塊現(xiàn)貨