IGBT模块的内部结构介绍

IGBT（绝缘栅双极晶体管）是一种半导体器件，具有高输入阻抗、低导通压降和高电流容量等特点。它结合了MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和BJT（双极型晶体管）的优点，广泛应用于电力电子转换器、电机驱动、可再生能源系统等领域。

IGBT模块主要包含散热基板、DBC基板和硅芯片（包括IGBT芯片和Diode芯片）3个元件，其余主要是焊层和互连线用于连接IGBT芯片、Diode芯片、电源端子、控制端子和DBC（Direct Bond Copper）。

IGBT 剖面图

IGBT的工作过程可以分为三个阶段：截止状态、放大状态和饱和状态。

截止状态：当IGBT的栅极电压为负时，栅极下方的P型基区被耗尽，形成一个阻挡层，阻止了N型发射区和P+集电区之间的电流流动。此时，IGBT处于截止状态，不导通电流。

放大状态：当IGBT的栅极电压逐渐上升至正值时，栅极下方的阻挡层逐渐变薄，允许更多的电子从N型发射区流入P+集电区。随着栅极电压的增加，电子数量增加，电流逐渐增大。此时，IGBT处于放大状态，导通电流。

饱和状态：当IGBT的栅极电压继续上升至足够高的正值时，栅极下方的阻挡层完全消失，N型发射区和P+集电区之间的电流达到最大值。此时，IGBT处于饱和状态，导通电流达到最大值。

IGBT的优点是具有较高的输入阻抗、较低的导通压降和较高的电流容量。此外，它还具有较快的开关速度和较好的热稳定性。然而，IGBT的缺点是成本较高，且需要专门的驱动电路来控制其工作状态。

总之，IGBT是一种功能强大的半导体器件，广泛应用于电力电子转换器、电机驱动、可再生能源系统等领域。它的内部结构包括P型基区、N型发射区、P+集电区和N+缓冲区等四个区域，通过多层的PN结和金属电极相互连接。IGBT的工作过程可以分为截止状态、放大状态和饱和状态三个阶段。