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什么是FS场终止型IGBT?

作者:海飞乐技术 时间:2017-08-09 16:40

  FS IGBT是在NPT IGBT基础上开发的IGBT,其内部分集电极层结构及电场分布如图1所示。其设计目的是为了尽可能地降低IGBT的总损耗。由于增加了电场终止层,所以N-型衬底就不像NPT IGBT那样厚,可以稍微薄一些。在反向阻断时,如果电压较高,电场渗入到N-型衬底后线性降低,电场终止层可以截止剩余的电场这种情况下,形成了类似PT IGBT内的锯齿形电场分布。
  因为背部的P型发射区在场终止FS IGBT中效率不高,相对低掺杂的N区可以作为场终止层,这样也可以尽可能降低对背面发射区的影响。如前文所述,场终止层为了能够截止电场,掺杂的浓度必须合适。通常场终止层的掺杂浓度在1015~1016cm-3之间,而PT IGBT缓冲层的掺杂浓度还要高一个数量级。
  N-型衬底和场终止层设计决定了FS IGBT的开关特性,比如电场开始渗入到场终止层的初始阻断电压。低压时,电场在N-基型衬底已经减小到零,半导体中存在足够的载流子来形成一定的拖尾电流。随着电压的逐步升高,电场开始扩展到N-,最后达到场终止层。因而,关断时形成拖尾电流的载流子数目越来越少。随着拖尾电流的降低,关断损耗通常比较小。在击穿电压之前,IGBT几乎没有拖尾电流,表现出硬关断(snappy turn-off)特性。
  FS IGBT和NPT IGBT一样具有正温度系数。

图1 FS IGBT内部分层结构及电场分布(不成比例) 
图1  FS IGBT内部分层结构及电场分布(不成比例)
 
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  FS IGBT除了叫“场终止(FS)”,根据生产商不同,又可称为“软穿通(SPT)”和“轻穿通(LPT)”。在LPT结构中,FS层特别弱,其功能主要是静态阻断,而不是动态阻断。英飞凌科技称之为FS技术,ABB称之为SPT技术,而三菱电机称之为LPT技术。




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