具有反向阻断功能的新型 IGBT

新型 IGBT 已开发出来，具有反向阻断能力。各种应用都需要此功能，例如电流源逆变器、谐振电路、双向开关或矩阵转换器。本文介绍了单片芯片的技术及其运行行为，并通过典型电路中的个样本进行了测量。

简介：应用

需要具有反向阻断能力的单向电流可控开关的典型电路可分为：

传统电流源逆变器如图1所示
具有电流源的谐振转换器如图 2 所示
用于主电流路径中功率半导体软开关的辅助谐振电路
双向开关，如图 3 所示的矩阵转换器。

    图 1 反激式


    图2 逆变器

如果IGBT在电压、电流和频率方面都适用，那么迄今为止这种开关都是由不具有反向阻断能力的标准IGBT和串联二极管组成。相比之下，单片解决方案具有传导损耗更少、空间要求和成本更低等优势。

芯片技术

 图4 NPT IGBT（左）和反向阻断IGBT（右）的芯片结构和符号

图 4（右）显示了反向阻断 IGBT 芯片的横截面示意图。绘制的单元结构将继续向左延伸，而带有用于结端接的保护环的芯片边缘显示在右侧。几何形状基本上对应于 NPT IGBT，如图 4（左）所示。如果没有场阑，NPT IGBT 无法阻止边缘处的显着负击穿。使用隔离扩散技术克服了这一限制，该技术在晶闸管芯片的生产中众所周知：它允许在芯片边缘折叠反向阻断 IGBT 较低的 p+ 层，如图 4 右侧所示。这样，p+ – n- 结保留在芯片内，终止于隔离顶部氧化层下方。因此，结点（无论如何都是 IGBT 的一部分）被正确端接，并且能够像 pn 二极管一样阻止反向电压。该措施不会改变芯片有效体积内的结构；因此可以预期，除了能够阻断反向电压之外，反向阻断 IGBT 将表现出与普通 NPT IGBT 类似的操作行为。