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igbt发展历史
作者: 发布日期:2018/09/29 关注次数:554

igbt发展历史  1979年,mos栅功率开关器件作为igbt概念的先驱即已被介绍到世间。这种器件表现为一个类晶闸管的结构(p-n-p-n四层组成),其特点是通过强碱湿法刻蚀工艺形成了v形槽栅。

 

  80年代初期,用于功率mosfet制造技术的dmos(双扩散形成的金属-氧化物-半导体)工艺被采用到igbt中来。[2]在那个时候,硅芯片的结构是一种较厚的npt(非穿通)型设计。后来,通过采用pt(穿通)型结构的方法得到了在参数折衷方面的一个显著改进,这是随着上外延的技术进步,以及采用对应给定阻断电压所设计的n 缓冲层而进展的[3]。几年当中,这种在采用pt设计的外延片上制备的dmos平面栅结构,其设计规则从5微米先进到3微米。

 

  90年代中期,沟槽栅结构又返回到一种新概念的igbt,它是采用从大规模集成(lsi)工艺借鉴来的硅干法刻蚀技术实现的新刻蚀工艺,但仍然是穿通(pt)型芯片结构。[4]在这种沟槽结构中,实现了在通态电压和关断时间之间折衷的更重要的改进。

 

  硅芯片的重直结构也得到了急剧的转变,先是采用非穿通(npt)结构,继而变化成弱穿通(lpt)结构,这就使安全工作区(soa)得到同表面栅结构演变类似的改善。

 

  这次从穿通(pt)型技术先进到非穿通(npt)型技术,是最基本的,也是很重大的概念变化。这就是:穿通(pt)技术会有比较高的注入系数,而由于它要求对少数载流子寿命进行控制致使其输运效率变坏。另一方面,非穿通(npt)技术则是基于不对少子寿命进行杀伤而有很好的输运效率,不过其载流子注入系数却比较低。进而言之,非穿通(npt)技术又被软穿通(lpt)技术所代替,它类似于某些人所谓的“软穿通”(spt)或“电场截止”(fs)型技术,这使得“成本—性能”的综合效果得到进一步改善。

 

  1996年,cstbt(载流子储存的沟槽栅双极晶体管)使第5代igbt模块得以实现[6],它采用了弱穿通(lpt)芯片结构,又采用了更先进的宽元胞间距的设计。目前,包括一种“反向阻断型”(逆阻型)功能或一种“反向导通型”(逆导型)功能的igbt器件的新概念正在进行研究,以求得进一步优化。

 

  igbt功率模块采用ic驱动,各种驱动保护电路,高性能igbt芯片,新型封装技术,从复合功率模块pim发展到智能功率模块ipm、电力电子积木pebb、电力模块ipem。pim向高压大电流发展,其产品水平为1200—1800a/1800—3300v,ipm除用于变频调速外,600a/2000v的ipm已用于电力机车vvvf逆变器。平面低电感封装技术是大电流igbt模块为有源器件的pebb,用于舰艇上的导弹发射装置。ipem采用共烧瓷片多芯片模块技术组装pebb,大大降低电路接线电感,提高系统效率,现已开发成功第二代ipem,其中所有的无源元件以埋层方式掩埋在衬底中。智能化、模块化成为igbt发展热点。

 

  现在,大电流高电压的igbt已模块化,它的驱动电路除上面介绍的由分立元件构成之外,现在已制造出集成化的igbt专用驱动电路.其性能更好,整机的可靠性更高及体积更小。

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