BJT出現(xiàn)在MOSFET之前,而MOSFET出現(xiàn)在IGBT之前,所以我們從中間者M(jìn)OSFET的出現(xiàn)來闡述三者的因果關(guān)系。 MOSFET的出現(xiàn)可以追溯到20世紀(jì)30年代初。德國科學(xué)家Lilienfeld于1930年提出的場(chǎng)效應(yīng)晶體管概念吸引了許多該領(lǐng)域科學(xué)家的興趣,貝爾實(shí)驗(yàn)室的Bardeem和Brattain在1947年的一次場(chǎng)效應(yīng)管發(fā)明嘗試中,意外發(fā)明了電接觸雙極晶體管(BJT)。 兩年后,同樣來自貝爾實(shí)驗(yàn)室的Shockley用少子注入理論闡明了BJT的工作原理,并提出了可實(shí)用化的結(jié)型晶體管概念。 發(fā)展到現(xiàn)在,MOSFET主要應(yīng)用于中小功率場(chǎng)合如電腦功率電源、家用電器等,具有門極輸入阻抗高、驅(qū)動(dòng)功率小、電流關(guān)斷能力強(qiáng)、開關(guān)速度快、開關(guān)損耗小等優(yōu)點(diǎn)。 隨著下游應(yīng)用發(fā)展越來越快,MOSFET的電流能力顯然已經(jīng)不能滿足市場(chǎng)需求。為了在保留MOSFET優(yōu)點(diǎn)的前提下降低器件的導(dǎo)通電阻,人們?cè)?jīng)嘗試通過提高M(jìn)OSFET襯底的摻雜濃度以降低導(dǎo)通電阻,但襯底摻雜的提高會(huì)降低器件的耐壓。這顯然不是理想的改進(jìn)辦法。 但是如果在MOSFET結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上引入一個(gè)雙極型BJT結(jié)構(gòu),就不僅能夠保留MOSFET原有優(yōu)點(diǎn),還可以通過BJT結(jié)構(gòu)的少數(shù)載流子注入效應(yīng)對(duì)n漂移區(qū)的電導(dǎo)率進(jìn)行調(diào)制,從而有效降低n漂移區(qū)的電阻率,提高器件的電流能力。 經(jīng)過后續(xù)不斷的改進(jìn),目前IGBT已經(jīng)能夠覆蓋從600V—6500V的電壓范圍,應(yīng)用涵蓋從工業(yè)電源、變頻器、新能源汽車、新能源發(fā)電到軌道交通、國家電網(wǎng)等一系列領(lǐng)域。 |
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