什么是IGBT的退饱和？什么情况下IGBT会进入退饱和状态？

如下图，是IGBT产品典型的输出特性曲线，横轴是C，E两端电压，纵轴是归一化的集电极电流。可以看到IGBT工作状态分为三个部分：

【 一:截止区 】

CE间电压小于一个门槛电压，即背面PN结的开启电压，IGBT背面PN结截止，无电流流动。

【 二:饱和区 】

CE间电压大于门槛电压后，电流开始流动，CE间电压随着集电极电流上升而线性上升，这个区域称为饱和区。因为IGBT饱和电压较低，因此我们希望IGBT工作在饱和区域。

【 三:线性区 】

随着CE间电压继续上升，电流进一步增大。到一定临界点后，CE电压迅速增大，而集电极电流并不随之增长。这时我们称IGBT退出了饱和区。在这个区间内，IGBT损耗增加，发热严重，是需要避免的工作状态。

图1 IGBT产品典型输出特性曲线

为什么IGBT会发生退饱和现象?

这要从IGBT的平面结构说起。IGBT和MOSFET有类似的器件结构，MOS中的漏极D相当于IGBT的集电极C，而MOS的源极S相当于IGBT的发射极E，二者都会发生退饱和现象。下图所示是一个简化平面型IGBT剖面图，以此来阐述退饱和发生的原因。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，MOS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。我们称器件退出了饱和区。

审核编辑：汤梓红