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基于串口的MOSFET剂量采集自动触发系统的研究
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基于串口的MOSFET剂量采集自动触发系统的研究
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mos管为什么要加驱动 直接g极接PWM信号不行么？
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在网上看到好多mos管驱动电路&&但是我直接用pwm连接到g极& &d级连接一个motor一样用作啊 驱动是干什么用的。。？ 比如 ir2110这个驱动芯片是干嘛用的 。
另外我见我公司做的实际的产品有的就是直接单片机IO输出pwm控制的。比如做led灯条调光。
做马达驱动，做充电器的时候都是用三极管来驱动的。
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如果直连时电气性能不达标就要增加驱动级了。
有哪些电气性能呢？比如电平匹配，驱动能力，电气隔离...
这些得根据手册参数，逐条验证。
对于3.3V的系统，IO输出 ...
直连有时候容易损坏单片机io
呵呵, 建议下载这个 2110 的手册看一看, 就知道为什么要用它了
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如果直连时电气性能不达标就要增加驱动级了。
有哪些电气性能呢？比如电平匹配，驱动能力，电气隔离...
这些得根据手册参数，逐条验证。
对于3.3V的系统，IO输出电平一般不足以达到MOS管的典型门限电压。
虽说MOS是电压驱动型，但是在频率升高时，要注意输入电容的影响，此时驱动能力要对应增加。
对于电机类的感性负载，要注意干扰的问题，实践中可以采用隔离的方式来抑制。
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求助各位专家，高频电源MOSFET和IGBT电源有什么区别
TA的每日心情擦汗 11:29签到天数: 223 天[LV.7]常住居民III主题帖子积分
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求助各位专家，高频电源MOSFET和IGBT电源有什么区别么，硬化层深度要求0.4-1.3mm，哪个电源可以达到淬火要求啊？
TA的每日心情开心昨天&16:54签到天数: 1507 天[LV.Master]伴坛终老主题帖子积分
本帖最后由 龟山淬火 于
16:45 编辑
MOSFET是场效应管
1、场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。
2、场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。
3、场效应管可以用作可变电阻。
4、场效应管可以方便地用作恒流源。
5、场效应管可以用作电子开
金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管（field-effect transistor）。MOSFET依照其“通道”（工作载流子）的极性不同，可分为“N型”与“P型” 的两种类型，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS、PMOS等。
中文名金属- 半导体场效晶体管 外文名Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor 核& & 心金属—氧化层—半导体 发明时间1960年 发明人D. Kahng和 Martin Atalla 发明机构（Bell Lab.）
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MOSFET结构编辑
图1是典型平面N沟道增强型NMOSFET的。它用一块P型硅作，在其面上扩散了两个N型区，再在上面覆盖一层(SiO2）绝缘层，最后在N区上方用腐蚀的方法做成两个孔，用金属化的方法分别在绝缘层上及两个孔内做成三个电极：G(）、S（源极）及D（漏极），如图所示。
从图1中可以看出栅极G与漏极D及源极S是绝缘的，D与S之间有两个PN结。一般情况下，衬底与源极在内部连接在一起，这样，相当于D与S之间有一个PN结。
图1是常见的N沟道增强型MOSFET的基本结构图。为了改善某些参数的特性，如提高工作电流、提高工作电压、降低导通电阻、提高开关特性等有不同的结构及工艺，构成所谓VMOS、DMOS、TMOS等结构。虽然有不同的结构，但其工作原理是相同的，这里就不一一介绍了。
MOSFET工作原理编辑
要使增强型N沟道MOSFET工作，要在G、S之间加正VGS及在D、S之间加正电压VDS，则产生正向工作电流ID。改变VGS的电压可控制工作电流ID。如图2所示。
若先不接VGS（即VGS=0），在D与S极之间加一正电压VDS，漏极D与衬底之间的PN结处于反向，因此漏源之间不能导电。如果在栅极G与源极S之间加一电压VGS。此时可以将栅极与衬底看作的两个极板，而绝缘层作为电容器的介质。当加上VGS时，在绝缘层和栅极界面上感应出正电荷，而在绝缘层和P型衬底界面上感应出。这层感应的负电荷和P型衬底中的多数载流子（）的极性相反，所以称为“反型层”，这反型层有可能将漏与源的两N型区连接起来形成导电沟道。当VGS电压太低时，感应出来的负电荷较少，它将被P型衬底中的空穴中和，因此在这种情况时，漏源之间仍然无电流ID。当VGS增加到一定值时，其感应的负电荷把两个分离的N区沟通形成N沟道，这个临界电压称为开启电压（或称、门限电压），用符号VT表示（一般规定在ID=10uA时的VGS作为VT）。当VGS继续增大，负电荷增加，导电沟道扩大，电阻降低，ID也随之增加，并且呈较好线性关系，如图3所示。此称为转换特性。因此在一定范围内可以认为，改变VGS来控制漏源之间的电阻，达到控制ID的作用。
由于这种结构在VGS=0时，ID=0，称这种MOSFET为增强型。另一类MOSFET，在VGS=0时也有一定的ID（称为IDSS），这种MOSFET称为耗尽型。它的结构如图4所示，它的转移特性如图5所示。VP为夹断电压（ID=0）。
耗尽型与增强型主要区别是在制造SiO2绝缘层中有大量的正离子，使在P型的界面上感应出较多的负电荷，即在两个N型区中间的P型硅内形成一N型硅薄层而形成一导电沟道，所以在VGS=0时，有VDS作用时也有一定的ID(IDSS）；当VGS有电压时（可以是正电压或负电压），改变感应的负电荷数量，从而改变ID的大小。VP为ID=0时的-VGS，称为夹断电压。
MOSFET详细信息编辑
MOSFET概述
从名字表面的角度来看MOSFET的命名，事实上会让人得到错误的印象。因为MOSFET里代表“metal”的第一个字母M在当下大部分同类的里是不存在的。早期MOSFET的栅极（gate electrode）使用金属作为其材料，但随著的进步，随后MOSFET栅极使用多晶硅取代了金属。在处理器中，多晶硅栅已经不是主流技术，从英特尔采用45纳米线宽的P1266处理器开始，栅极开始重新使用金属。。
MOSFET在概念上属于“绝缘栅极场效晶体管”（Insulated-Gate Field Effect Transistor,IGFET），而IGFET的栅极绝缘层有可能是其他物质而非MOSFET使用的。有些人在提到拥有多晶硅栅极的场效晶体管元件时比较喜欢用IGFET，但是这些IGFET多半指的是MOSFET。
MOSFET里的氧化层位于其通道上方，依照其操作电压的不同，这层的厚度仅有数十至数百埃（&A）不等，通常材料是二氧化硅（silicon dioxide,SiO2），不过有些新的进阶制程已经可以使用如氮氧化硅（silicon oxynitride,SiON）做为氧化层之用。
今日半导体元件的材料通常以硅（silicon）为首选，但是也有些半导体公司发展出使用其他半导体材料的制程，当中最著名的例如IBM使用硅与锗（germanium）的混合物所发展的硅锗制程（silicon-germanium process,SiGe process）。而可惜的是很多拥有良好电性的半导体材料，如（gallium arsenide,GaAs），因为无法在表面长出够好的氧化层，所以无法用来制造MOSFET元件。
当一个够大的电位差施于MOSFET的与源极（source）之间时，会在氧化层下方的半导体表面形成感应，而这时所谓的“反型层”（inversion channel）就会形成。通道的极性与其漏极（drain）与源极相同，假设漏极和源极是N型，那么通道也会是N型。通道形成后，MOSFET即可让电流通过，而依据施于栅极的电压值不同，可由MOSFET的通道流过的电流大小亦会受其控制而改变。
MOSFET电路符号
常用于MOSFET的电路符号有很多种变化，最常见的设计是以一条直线代表通道，两条和通道垂直的线代表源极与漏极，左方和通道平行而且较短的线代表栅极，如下图所示。有时也会将代表通道的直线以破折线代替，以区分增强型MOSFET（enhancement mode MOSFET）或是耗尽型MOSFET（depletion mode MOSFET）另外又分为NMOSFET和PMOSFET两种类型，电路符号如图所示（箭头的方向不同）。
由于集成电路上的MOSFET为四端元件，所以除了栅极、源极、漏极外，尚有一（Bulk或是Body）。MOSFET电路符号中，从通道往右延伸的箭号方向则可表示此元件为N型或是P型的MOSFET。箭头方向永远从P端指向N端，所以箭头从通道指向基极端的为P型的MOSFET，或简称PMOS（代表此元件的通道为P型）；反之若箭头从基极指向通道，则代表基极为P型，而通道为N型，此元件为N型的MOSFET，简称NMOS。在一般分布式MOSFET元件（discrete device）中，通常把基极和源极接在一起，故分布式MOSFET通常为三端元件。而在集成电路中的MOSFET通常因为使用同一个基极（common bulk），所以不标示出基极的极性，而在PMOS的栅极端多加一个圆圈以示区别（这是国外符号，国标符号见图）。
这样，MOSFET就有了4钟类型：P沟道增强型，P沟道耗尽型，N沟道增强型，N沟道耗尽型，它们的电路符号和应用特性曲线如下图所示。
MOSFET操作原理
MOSFET的核心：金属—氧化层—半导体
金属—氧化层—半导体结构MOSFET在结构上以一个金属—氧化层—半导体的电容为核心（如前所述，今日的MOSFET多半以多晶硅取代金属作为其栅极材料），氧化层的材料多半是二氧化硅，其下是作为基极的硅，而其上则是作为栅极的多晶硅。这样子的结构正好等于一个（capacitor），氧化层扮演电容器中介电质（dielectric material）的角色，而电容值由氧化层的厚度与二氧化硅的介电常数（dielectric constant）来决定。栅极多晶硅与基极的硅则成为MOS电容的两个端点。
当一个电压施加在MOS电容的两端时，半导体的分布也会跟著改变。考虑一个P型的半导体（空穴浓度为NA）形成的MOS电容，当一个正的电压VGB施加在栅极与基极端（如图）时，空穴的浓度会减少，电子的浓度会增加。当VGB够强时，接近栅极端的电子浓度会超过空穴。这个在P型半导体中，电子浓度（带）超过空穴（带正电荷）浓度的区域，便是所谓的反转层（inversion layer）。
MOS电容的特性决定了MOSFET的操作特性，但是一个完整的MOSFET结构还需要一个提供多数载流子（majority carrier）的源极以及接受这些多数载流子的漏极。
MOSFET结构
一个NMOS晶体管的立体截面图左图是一个N型 MOSFET（以下简称NMOS）的截面图。如前所述，MOSFET的核心是位于中央的MOS电容，而左右两侧则是它的源极与漏极。源极与漏极的特性必须同为N型（即NMOS）或是同为P型（即PMOS）。右图NMOS的源极与漏极上标示的“N+”代表著两个意义：⑴N代表掺杂（doped）在源极与漏极区域的杂质极性为N；⑵“+”代表这个区域为高掺杂浓度区域（heavily doped region），也就是此区的电子浓度远高于其他区域。在源极与漏极之间被一个极性相反的区域隔开，也就是所谓的基极（或称基体）区域。如果是NMOS，那么其基体区的掺杂就是P型。反之对PMOS而言，基体应该是N型，而源极与漏极则为P型（而且是重（读作zhong）掺杂的P+）。基体的掺杂浓度不需要如源极或漏极那么高，故在右图中没有“+”。
对这个NMOS而言，真正用来作为通道、让载流子通过的只有MOS电容正下方半导体的表面区域。当一个正电压施加在栅极上，带负电的电子就会被吸引至表面，形成通道，让N型半导体的多数载流子—电子可以从源极流向漏极。如果这个电压被移除，或是放上一个负电压，那么通道就无法形成，载流子也无法在源极与漏极之间流动。
假设操作的对象换成PMOS，那么源极与漏极为P型、基体则是N型。在PMOS的栅极上施加负电压，则半导体上的空穴会被吸引到表面形成通道，半导体的多数载流子—空穴则可以从源极流向漏极。假设这个负电压被移除，或是加上正电压，那么通道无法形成，一样无法让载流子在源极和漏极间流动。
特别要说明的是，源极在MOSFET里的意思是“提供多数载流子的来源”。对NMOS而言，多数载流子是电子；对PMOS而言，多数载流子是空穴。相对的，漏极就是接受多数载流子的端点。
MOSFET主要参数编辑
场效应管的参数很多，包括直流参数、交流参数和极限参数，但一般使用时关注以下主要参数：
　　1、IDSS—饱和漏源电流。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，栅极电压UGS=0时的漏源电流。
　　2、UP—夹断电压。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚截止时的栅极电压。
　　3、UT—开启电压。是指增强型绝缘栅场效管中，使漏源间刚导通时的栅极电压。
　　4、gM—跨导。是表示栅源电压UGS—对漏极电流ID的控制能力，即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值。gM是衡量场效应管放大能力的重要参数。
　　5、BUDS—漏源击穿电压。是指栅源电压UGS一定时，场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数，加在场效应管上的工作电压必须小于BUDS。
　　6、PDSM—最大耗散功率。也是一项极限参数，是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时，场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量。
　　7、IDSM—最大漏源电流。是一项极限参数，是指场效应管正常工作时，漏源间所允许通过的最大电流。场效应管的工作电流不应超过IDSM 。
MOSFET型号命名编辑
MOSFET中国命名法
有两种命名方法。
场效应管通常有下列两种命名方法。
第一种命名方法是使用“中国半导体器件型号命名法”的第3、第4和第5部分来命名，其中的第3部分用字母CS表示场效应管，第4部分用阿拉伯数字表示器件序号，第5部分用汉语拼音字母表示规格号。例如CS2B、CS14A、CS45G等。
第二种命名方法与双极型三极管相同，第一位用数字代表电极数；第二位用字母代表极性（其中D是N沟道，C是P沟道）；第三位用字母代表类型（其中J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管）。例如，3DJ6D是N沟道结型场效应三极管，3D06C是N沟道绝缘栅型场效应三极管。
MOSFET日本命名法
日本生产的半导体分立器件，由五至七部分组成。通常只用到前五个部分，其各部分的符号意义如下：
　　第一部分：用数字表示器件有效电极数目或类型。0-光电（即光敏）二极管三极管及上述器件的组合管、1-二极管、2三极或具有两个pn结的其他器件、3-具有四个有效电极或具有三个pn结的其他器件、┄┄依此类推。
　　第二部分：日本电子工业协会JEIA注册标志。S-表示已在日本电子工业协会JEIA注册登记的半导体分立器件。
　　第三部分：用字母表示器件使用材料极性和类型。A-PNP型高频管、B-PNP型低频管、C-NPN型高频管、D-NPN型低频管、F-P控制极可控硅、G-N控制极可控硅、H-N基极单结晶体管、J-P沟道场效应管、K-N沟道场效应管、M-双向可控硅。
　　第四部分：用数字表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号。两位以上的整数-从“11”开始，表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号；不同公司的性能相同的器件可以使用同一顺序号；数字越大，越是近期产品。
　　第五部分：用字母表示同一型号的改进型产品标志。A、B、C、D、E、F表示这一器件是原型号产品的改进产品。
如2SK134为N沟道MOSFET，2SJ49为P沟道MOSFET。
MOSFET应用优势编辑
1、场效应晶体管是电压控制元件，而双极结型晶体管是电流控制元件。在只允许从取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用双极晶体管。
2、有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比双极晶体管好。
3、场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而双极结型晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。因此被称之为双极型器件。
4、场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。
MOSFET在1960年由（Bell Lab.）的D. Kahng和 Martin Atalla首次实作成功，这种元件的操作原理和1947年萧克莱（William Shockley）等人发明的双载流子结型晶体管（Bipolar Junction Transistor,BJT）截然不同，且因为制造成本低廉与较小、高整合度的优势，在大型集成电路（Large-Scale Integrated Circuits,LSI）或是超大型集成电路（Very Large-Scale Integrated Circuits,VLSI）的领域里，重要性远超过BJT。
由于MOSFET元件的性能逐渐提升，除了传统上应用于诸如、微控制器等数位信号处理的上，也有越来越多模拟信号处理的集成电路可以用MOSFET来实现，以下分别介绍这些应用。
MOSFET数字电路
数字科技的进步，如微处理器运算效能不断提升，带给深入研发新一代MOSFET更多的动力，这也使得MOSFET本身的操作速度越来越快，几乎成为各种半导体中最快的一种。MOSFET在数字信号处理上最主要的成功来自的发明，这种结构最大的好处是理论上不会有静态的，只有在（logic gate）的切换动作时才有电流通过。CMOS逻辑门最基本的成员是CMOS反相器（inverter），而所有CMOS逻辑门的基本操作都如同反相器一样，在逻辑转换的瞬间同一时间内必定只有一种晶体管（NMOS或是PMOS）处在导通的状态下，另一种必定是，这使得从端到接地端不会有直接导通的路径，大量节省了电流或功率的消耗，也降低了集成电路的发热量。
MOSFET在数字电路上应用的另外一大优势是对直流（DC）信号而言，MOSFET的栅极端为无限大（等效于开路），也就是理论上不会有电流从MOSFET的栅极端流向电路里的接地点，而是完全由电压控制栅极的形式。这让MOSFET和他们最主要的竞争对手BJT相较之下更为省电，而且也更易于驱动。在CMOS里，除了负责外负载（off-chip load）的（driver）外，每一级的逻辑门都只要面对同样是MOSFET的栅极，如此一来较不需考虑逻辑门本身的驱动力。相较之下，BJT的逻辑电路（例如最常见的TTL）就没有这些优势。MOSFET的栅极无限大对于电路设计工程师而言亦有其他优点，例如较不需考虑逻辑门输出端的负载效应（loading effect）。
MOSFET模拟电路
有一段时间，MOSFET并非模拟电路设计工程师的首选，因为模拟电路设计重视的性能参数，如晶体管的转导（transconductance）或是电流的驱动力上，MOSFET不如BJT来得适合模拟电路的需求。但是随著MOSFET技术的不断演进，今日的CMOS技术也已经可以符合很多模拟电路的规格需求。再加上MOSFET因为结构的关系，没有BJT的一些致命缺点，如热破坏（thermal runaway）。另外，MOSFET在线性区的压控电阻特性亦可在集成电路里用来取代传统的多晶硅电阻（poly resistor），或是MOS电容本身可以用来取代常用的多晶硅—绝缘体—多晶硅电容（PIP capacitor），甚至在适当的电路控制下可以表现出（inductor）的特性，这些好处都是BJT很难提供的。也就是说，MOSFET除了扮演原本晶体管的角色外，也可以用来作为模拟电路中大量使用的（passive device）。这样的优点让采用MOSFET实现模拟电路不但可以满足规格上的需求，还可以有效缩小芯片的面积，降低生产成本。
随著半制造技术的进步，对于整合更多功能至单一芯片的需求也跟著大幅提升，此时用MOSFET设计模拟电路的另外一个优点也随之浮现。为了减少在印刷电路板（Printed Circuit Board,PCB）上使用的集成电路数量、减少封装成本与缩小系统的体积，很多原本独立的类比芯片与数位芯片被整合至同一个芯片内。MOSFET原本在数位集成电路上就有很大的竞争优势，在类比集成电路上也大量采用MOSFET之后，把这两种不同功能的电路整合起来的困难度也显著的下降。另外像是某些混合信号电路（Mixed-signal circuits），如类比/数位转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC），也得以利用MOSFET技术设计出效能更好的产品。
还有一种整合MOSFET与BJT各自优点的制程技术：BiCMOS（Bipolar-CMOS）也越来越受欢迎。BJT元件在驱动大电流的能力上仍然比一般的CMOS优异，在可靠度方面也有一些优势，例如不容易被“”（ESD）破坏。所以很多同时需要复号处理以及强大电流的集成电路产品会使用来制作。
MOSFET尺寸缩放编辑
过去数十年来，MOSFET的尺寸不断地变小。早期的集成电路MOSFET制程里，通道长度约在几个微米（micrometer）的等级。但是到了今日的集成电路制程，这个参数已经缩小了几十倍甚至超过一百倍。2006年初，Intel开始以65纳米（nanometer）的技术来制造新一代的微处理器，实际的元件通道长度可能比这个数字还小一些。至90年代末，MOSFET尺寸不断缩小，让集成电路的效能大大提升，而从历史的角度来看，这些技术上的突破和半导体制程的进步有著密不可分的关系。
MOSFET为何要把MOSFET的尺寸缩小
基于以下几个理由，我们希望MOSFET的尺寸能越小越好。第一，越小的MOSFET象征其通道长度减少，让通道的也减少，可以让更多电流通过。虽然通道宽度也可能跟著变小而让通道等效电阻变大，但是如果能降低单位电阻的大小，那么这个问题就可以解决。其次，MOSFET的尺寸变小意味著栅极面积减少，如此可以降低等效的栅极电容。此外，越小的栅极通常会有更薄的栅极氧化层，这可以让前面提到的通道单位电阻值降低。不过这样的改变同时会让栅极电容反而变得较大，但是和减少的通道电阻相比，获得的好处仍然多过坏处，而MOSFET在尺寸缩小后的切换速度也会因为上面两个因素加总而变快。第三个理由是MOSFET的面积越小，制造芯片的成本就可以降低，在同样的封装里可以装下更高密度的芯片。一片集成电路制程使用的尺寸是固定的，所以如果芯片面积越小，同样大小的晶圆就可以产出更多的芯片，于是成本就变得更低了。
虽然MOSFET尺寸缩小可以带来很多好处，但同时也有很多负面效应伴随而来。
MOSFETMOSFET的尺寸缩小后出现的困难
把MOSFET的尺寸缩小到一微米以下对于半导体制程而言是个挑战，不过新挑战多半来自尺寸越来越小的MOSFET元件所带来过去不曾出现的物理效应。
次临限传导
由于MOSFET栅极氧化层的厚度也不断减少，所以栅极电压的上限也随之变少，以免过大的电压造成栅极氧化层崩溃（breakdown）。为了维持同样的性能，MOSFET的临界电压也必须降低，但是这也造成了MOSFET越来越难以完全关闭。也就是说，足以造成MOSFET通道区发生弱反转的栅极电压会比从前更低，于是所谓的次临限电流（subthreshold current）造成的问题会比过去更严重，特别是今日的集成电路芯片所含有的晶体管数量剧增，在某些VLSI的芯片，次临限传导造成的竟然占了总功率消耗的一半以上。
不过反过来说，也有些电路设计会因为MOSFET的次临限传导得到好处，例如需要较高的转导/电流转换比（transconductance-to-current ratio）的电路里，利用次临限传导的MOSFET来达成目的的设计也颇为常见。
芯片内部连接导线的效应
传统上，CMOS逻辑门的切换速度与其元件的栅极电容有关。但是当栅极电容随著MOSFET尺寸变小而减少，同样大小的芯片上可容纳更多晶体管时，连接这些晶体管的金属导线间产生的寄生电容效应就开始主宰逻辑门的切换速度。如何减少这些寄生电容，成了芯片效率能否向上突破的关键之一。
芯片发热量增加
当芯片上的晶体管数量大幅增加后，有一个无法避免的问题也跟著发生了，那就是芯片的发热量也大幅增加。一般的集成电路元件在高温下操作可能会导致切换速度受到影响，或是导致可靠度与寿命的问题。在一些发热量非常高的集成电路芯片如，需要使用外加的散热系统来缓和这个问题。
在功率晶体管（Power MOSFET）的领域里，通道电阻常常会因为温度升高而跟著增加，这样也使得在元件中pn-接面（pn-junction）导致的功率损耗增加。假设外置的散热系统无法让功率晶体管的温度保持在够低的水平，很有可能让这些功率晶体管遭到热破坏（thermal runaway）的命运。
栅极氧化层漏电流增加
栅极氧化层随著MOSFET尺寸变小而越来越薄，主流的半导体制程中，甚至已经做出厚度仅有1.2纳米的栅极氧化层，大约等于5个原子叠在一起的厚度而已。在这种尺度下，所有的物理现象都在量子力学所规范的世界内，例如电子的穿隧效应（tunneling effect）。因为穿隧效应，有些电子有机会越过氧化层所形成的位能障壁（potential barrier）而产生漏电流，这也是今日集成电路芯片的来源之一。
为了解决这个问题，有一些介电常数比二氧化硅更高的物质被用在栅极氧化层中。例如铪（Hafnium）和锆（Zirconium）的（二氧化铪、二氧化锆）等高介电常数的物质均能有效降低栅极漏电流。栅极氧化层的介电常数增加后，栅极的厚度便能增加而维持一样的电容大小。而较厚的栅极氧化层又可以降低电子透过穿隧效应穿过氧化层的机率，进而降低漏电流。不过利用新材料制作的栅极氧化层也必须考虑其位能障壁的高度，因为这些新材料的传导带（conduction band）和价带（valence band）和半导体的传导带与价带的差距比二氧化硅小（二氧化硅的传导带和硅之间的高度差约为8ev），所以仍然有可能导致栅极漏电流出现。
制程变异更难掌控
现代的半导体制程工序复杂而繁多，任何一道制程都有可能造成集成电路芯片上的元件产生些微变异。当MOSFET等元件越做越小，这些变异所占的比例就可能大幅提升，进而影响电路设计者所预期的效能，这样的变异让电路设计者的工作变得更为困难。
MOSFETMOSFET的栅极材料编辑
理论上MOSFET的栅极应该尽可能选择电性良好的导体，多晶硅在经过重（读作zhong）掺杂之后的可以用在MOSFET的栅极上，但是并非完美的选择。MOSFET使用多晶硅作为的理由如下：
⒈ MOSFET的临界电压（threshold voltage）主要由栅极与通道材料的功函数（work function）之间的差异来决定，而因为多晶硅本质上是半导体，所以可以藉由掺杂不同极性的杂质来改变其功函数。更重要的是，因为多晶硅和底下作为通道的硅之间能隙（bandgap）相同，因此在降低PMOS或是NMOS的临界电压时可以藉由直接调整多晶硅的功函数来达成需求。反过来说，金属材料的功函数并不像半导体那么易于改变，如此一来要降低MOSFET的临界电压就变得比较困难。而且如果想要同时降低PMOS和NMOS的临界电压，将需要两种不同的金属分别做其栅极材料，对于制程又是一个很大的变量。
⒉ 硅—接面经过多年的研究，已经证实这两种材料之间的缺陷（defect）是相对而言比较少的。反之，金属—绝缘体接面的缺陷多，容易在两者之间形成很多表面能阶，大为影响元件的特性。
⒊ 多晶硅的融点比大多数的金属高，而在现代的半导体制程中习惯在高温下沉积栅极材料以增进元件效能。金属的融点低，将会影响制程所能使用的温度上限。
不过多晶硅虽然在过去二十年是制造MOSFET栅极的标准，但也有若干缺点使得未来仍然有部份MOSFET可能使用金属栅极，这些缺点如下：
⒈ 多晶硅导电性不如金属，限制了信号传递的速度。虽然可以利用掺杂的方式改善其导电性，但成效仍然有限。有些融点比较高的金属材料如：钨（Tungsten）、钛（Titanium）、钴（Cobalt）或是镍（Nickel）被用来和多晶硅制成。这类混合材料通常称为金属硅化物（silicide）。加上了金属硅化物的栅极有著比较好的导电特性，而且又能够耐受高温制程。此外因为金属硅化物的位置是在栅极表面，离通道区较远，所以也不会对MOSFET的临界电压造成太大影响。
在栅极、源极与漏极都镀上金属硅化物的制程称为“自我对准金属硅化物制程”（Self-Aligned Silicide），通常简称salicide制程。
⒉ 当MOSFET的尺寸缩的非常小、栅极也变得非常薄时，例如编辑此文时最新制程可以把氧化层缩到一纳米左右的厚度，一种过去没有发现的现象也随之产生，这种现象称为“多晶硅耗尽”。当MOSFET的反转层形成时，有多晶硅耗尽现象的MOSFET栅极多晶硅靠近氧化层处，会出现一个耗尽层（depletion layer），影响MOSFET导通的特性。要解决这种问题，金属栅极是最好的方案。可行的材料包括钽（Tantalum）、钨、氮化钽（Tantalum Nitride），或是氮化钛（Titalium Nitride）。这些金属栅极通常和高介电常数物质形成的氧化层一起构成MOS电容。另外一种解决方案是将多晶硅完全的合金化，称为FUSI（FUlly-SIlicide polysilicon gate）制程。
MOSFET各种常见的MOSFET技术编辑
双栅极MOSFET
双栅极（dual-gate）MOSFET通常用在射频（Radio Frequency,RF）集成电路中，这种MOSFET的两个栅极都可以控制电流大小。在的应用上，双栅极MOSFET的第二个栅极大多数用来做增益、混频器或是转换的控制。
耗尽型MOSFET
一般而言，耗尽型（depletion mode）MOSFET比前述的增强型（enhancement mode）MOSFET少见。耗尽型MOSFET在制造过程中改变掺杂到通道的杂质浓度，使得这种MOSFET的栅极就算没有加电压，通道仍然存在。如果想要关闭通道，则必须在栅极施加负电压。耗尽型MOSFET最大的应用是在“常闭型”（normally-off）的开关，而相对的，加强式MOSFET则用在“常开型”（normally-on）的开关上。
同样驱动能力的NMOS通常比PMOS所占用的面积小，因此如果只在逻辑门的设计上使用NMOS的话也能缩小面积。不过NMOS逻辑虽然占的面积小，却无法像CMOS逻辑一样做到不消耗静态功率，因此在1980年代中期后已经渐渐退出市场。
功率MOSFET
功率晶体管单元的截面图。通常一个市售的功率晶体管都包含了数千个这样的单元。主条目：功率晶体管
功率MOSFET和前述的MOSFET元件在结构上就有著显著的差异。一般集成电路里的MOSFET都是平面式（planar）的结构，晶体管内的各端点都离芯片表面只有几个微米的距离。而所有的都是垂直式（vertical）的结构，让元件可以同时承受高电压与高电流的工作环境。一个功率MOSFET能耐受的电压是杂质掺杂浓度与N型磊晶层（epitaxial layer）厚度的函数，而能通过
的电流则和元件的通道宽度有关，通道越宽则能容纳越多电流。对于一个平面结构的MOSFET而言，能承受的电流以及崩溃电压的多寡都和其通道的长宽大小有关。对垂直结构的MOSFET来说，元件的面积和其能容纳的电流成大约成正比，磊晶层厚度则和其崩溃电压成正比。
功率MOSFET的工作原理
截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。
导电：在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其下面P区中的推开，而将P区中的少子—电子吸引到栅极下面的P区表面
当UGS大于UT（开启电压或）时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。
值得一提的是采用平面式结构的功率MOSFET也并非不存在，这类主要用在高级的音响中。平面式的功率MOSFET在饱和区的特性比垂直结构的MOSFET更好。垂直式功率MOSFET则取其导通电阻（turn-on resistance）非常小的优点，多半用来做开关切换之用。
DMOS是双重扩散MOSFET（double-Diffused MOSFET）的缩写，它主要用于高压，属于高压MOS管范畴。
以MOSFET实现模拟开关
MOSFET在导通时的通道电阻低，而截止时的电阻近乎无限大，所以适合作为模拟信号的开关（信号的能量不会因为开关的电阻而损失太多）。MOSFET作为开关时，其源极与漏极的分别和其他的应用是不太相同的，因为信号可以从MOSFET栅极以外的任一端进出。对NMOS开关而言，电压最负的一端就是源极，PMOS则正好相反，电压最正的一端是源极。MOSFET开关能传输的信号会受到其栅极—源极、栅极—漏极，以及漏极到源极的电压限制，如果超过了电压的上限可能会导致MOSFET烧毁。
MOSFET开关的应用范围很广，举凡需要用到取样持有电路（sample-and-hold circuits）或是截波电路（chopper circuits）的设计，例如类比数位转换器（A/D converter）或是切换滤波器（switch-capacitor filter）上都可以见到MOSFET开关的踪影。
单一MOSFET开关
当NMOS用来做开关时，其基极接地，栅极为控制开关的端点。当栅极电压减去源极电压超过其导通的临界电压时，此开关的为导通。栅极电压继续升高，则NMOS能通过的电流就更大。NMOS做开关时操作在线性区，因为源极与漏极的电压在开关为导通时会趋向一致。
PMOS做开关时，其基极接至电路里电位最高的地方，通常是电源。栅极的电压比源极低、超过其临界电压时，PMOS开关会打开。
NMOS开关能容许通过的电压上限为（Vgate-Vthn），而PMOS开关则为（Vgate+Vthp），这个值通常不是信号原本的电压，也就是说单一MOSFET开关会有让信号振幅变小、信号失真的缺点。
双重MOSFET（CMOS）开关
为了改善前述单一MOSFET开关造成信号失真的缺点，于是使用一个PMOS加上一个NMOS的CMOS开关成为目前最普遍的做法。CMOS开关将PMOS与NMOS的源极与漏极分别连接在一起，而的接法则和NMOS与PMOS的传统接法相同。当输入电压在（VDD-Vthn）和（VSS+Vthp）时，PMOS与NMOS都导通，而输入小于（VSS+Vthp）时，只有NMOS导通，输入大于（VDD-Vthn）时只有PMOS导通。这样做的好处是在大部分的输入电压下，PMOS与NMOS皆同时导通，如果任一边的导通电阻上升，则另一边的导通电阻就会下降，所以开关的电阻几乎可以保持定值，减少信号失真。
MOSFET对比编辑
Power MOSFET全称功率场效应晶体管。它的三个极分别是源极（S）、漏极（D）和栅极（G）。主要优点：好、安全工作区大。缺点：低，工作电流小。IGBT全称，是MOSFET和GTR（功率晶管）相结合的产物。它的三个极分别是(C）、发射极（E）和(G）。特点：击穿可达1200V，集电极最大已超过1500A。由IGBT作为件的变频器的容量达250kVA以上，工作频率可达20kHz。
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IGBT IGBT(Insulated Gate Bipolar 绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
IGBT模块是由IGBT（绝缘栅双极型晶体管芯片）与FWD（续流二极管芯片）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品；封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上；
IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点；当前市场上销售的多为此类模块化产品，一般所说的IGBT也指IGBT模块；随着节能环保等理念的推进，此类产品在市场上将越来越多见；
中文名绝缘栅双极型晶体管 外文名Insulated Gate Bipolar Transistor 简& & 称IGBT 特& & 点开关速度快，但导通压降低等&&目录1 结构
2 工作特性
? 静态特性
? 动态特性
? 阻断与闩锁
4 发展历史
5 研发进展
? 判断极性
? 判断好坏
? 检测注意事项
8 模块简介
9 等效电路
? 模块的选择
? 使用注意事项
? 保管注意事项
11 新旧型对比
? 传统保护模式
? 新型保护模式
12 应用及设计
13 产品市场
IGBT结构?编辑&&IGBT结构图 左边所示为一个N沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构， N+区称为源区，附于其上的电极称为源极（即发射极E）。P+区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极（即门极G）。沟道在紧靠栅区边界形成。在C、E两极之间的P型区（包括P+和P-区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（Subchannel region）。而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区（Drain injector），它是IGBT特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极（即集电极C）。
IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP(原来为NPN)晶体管提供基极电流，使IGBT导通。反之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N-沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N-层的空穴（少子），对N-层进行电导调制，减小N-层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。[1]&&
三菱制大功率IGBT模块 IGBT工作特性?编辑 IGBT静态特性
IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。
IGBT 的伏安特性是指以栅源电压Ugs 为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压Ugs 的控制，Ugs 越高， Id 越大。它与GTR 的输出特性相似．也可分为饱和区1 、放大区2 和击穿特性3 部分。在截止状态下的IGBT ，正向电压由J2 结承担，反向电压由J1结承担。如果无N+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT 的某些应用范围。
IGBT 的转移特性是指输出漏极电流Id 与栅源电压Ugs 之间的关系曲线。它与MOSFET 的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT 处于关断状态。在IGBT 导通后的大部分漏极电流范围内， Id 与Ugs呈线性关系。最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值一般取为15V左右。
IGBT 的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。IGBT 处于导通态时，由于它的PNP 晶体管为宽基区晶体管，所以其B 值极低。尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET 的电流成为IGBT 总电流的主要部分。此时，通态电压Uds(on) 可用下式表示：：
Uds(on) = Uj1 + Udr + IdRoh
式中Uj1 —— JI 结的正向电压，其值为0.7 ～1V ；Udr ——扩展电阻Rdr 上的压降；Roh ——沟道电阻。
通态电流Ids 可用下式表示：
Ids=(1+Bpnp)Imos
式中Imos ——流过MOSFET 的电流。
由于N+ 区存在电导调制效应，所以IGBT 的通态压降小，耐压1000V的IGBT 通态压降为2 ～ 3V 。IGBT 处于断态时，只有很小的泄漏电流存在。
IGBT动态特性
IGBT 在开通过程中，大部分时间是作为MOSFET 来运行的，只是在漏源电压Uds 下降过程后期， PNP 晶体管由放大区至饱和，又增加了一段延迟时间。td(on) 为开通延迟时间，tri 为电流上升时间。实际应用中常给出的漏极电流开通时间ton 即为td (on) tri 之和，漏源电压的下降时间由tfe1 和tfe2 组成。
IGBT的触发和关断要求给其栅极和基极之间加上正向电压和负向电压，栅极电压可由不同的驱动电路产生。当选择这些驱动电路时，必须基于以下的参数来进行：器件关断偏置的要求、栅极电荷的要求、耐固性要求和电源的情况。因为IGBT栅极- 发射极阻抗大，故可使用MOSFET驱动技术进行触发，不过由于IGBT的输入电容较MOSFET为大，故IGBT的关断偏压应该比许多MOSFET驱动电路提供的偏压更高。
IGBT在关断过程中，漏极电流的波形变为两段。因为MOSFET关断后，PNP晶体管的存储电荷难以迅速消除，造成漏极电流较长的尾部时间，td(off)为关断延迟时间，trv为电压Uds(f)的上升时间。实际应用中常常给出的漏极电流的下降时间Tf由图中的t(f1)和t(f2)两段组成，而漏极电流的关断时间
t(off)=td(off)+trv十t(f)
式中：td(off)与trv之和又称为存储时间。
IGBT的开关速度低于MOSFET，但明显高于GTR。IGBT在关断时不需要负栅压来减少关断时间，但关断时间随栅极和发射极并联电阻的增加而增加。IGBT的开启电压约3～4V，和MOSFET相当。IGBT导通时的饱和压降比MOSFET低而和GTR接近，饱和压降随栅极电压的增加而降低。
正式商用的IGBT器件的电压和电流容量还很有限，远远不能满足电力电子应用技术发展的需求；高压领域的许多应用中，要求器件的电压等级达到10KV以上，目前只能通过IGBT高压串联等技术来实现高压应用。国外的一些厂家如瑞士ABB公司采用软穿通原则研制出了8KV的IGBT器件，德国的EUPEC生产的A高压大功率IGBT器件已经获得实际应用，日本东芝也已涉足该领域。与此同时，各大半导体生产厂商不断开发IGBT的高耐压、大电流、高速、低饱和压降、高可靠性、低成本技术，主要采用1um以下制作工艺，研制开发取得一些新进展。日 我国自主研发的高压大功率3300V/50A IGBT（绝缘栅双极型晶体管）芯片及由此芯片封装的大功率V IGBT模块通过专家鉴定，中国自此有了完全自主的IGBT“中国芯”。
IGBT原理?编辑 IGBT方法
IGBT是将强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道，而这个通道却具有很高的电阻率，因而造成功率MOSFET具有RDS(on)数值高的特征，IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。虽然最新一代功率MOSFET 器件大幅度改进了RDS(on)特性，但是在高电平时，功率导通损耗仍然要比IGBT 技术高出很多。较低的压降，转换成一个低VCE(sat)的能力，以及IGBT的结构，同一个标准双极器件相比，可支持更高电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。
IGBT硅片的结构与功率MOSFET 的结构十分相似，主要差异是IGBT增加了P+ 基片和一个N+ 缓冲层(NPT-非穿通-IGBT技术没有增加这个部分)。如等效电路图所示(图1)，其中一个MOSFET驱动两个双极器件。基片的应用在管体的P+和 N+ 区之间创建了一个J1结。 当正栅偏压使栅极下面反演P基区时，一个N沟道形成，同时出现一个电子流，并完全按照功率 MOSFET的方式产生一股电流。如果这个电子流产生的电压在0.7V范围内，那么，J1将处于正向偏压，一些空穴注入N-区内，并调整阴阳极之间的电阻率，这种方式降低了功率导通的总损耗，并启动了第二个电荷流。最后的结果是，在半导体层次内临时出现两种不同的电流拓扑：一个电子流(MOSFET 电流)； 一个空穴电流(双极)。
当在栅极施加一个负偏压或栅压低于门限值时，沟道被禁止，没有空穴注入N-区内。在任何情况下，如果MOSFET电流在开关阶段迅速下降，集电极电流则逐渐降低，这是因为换向开始后，在N层内还存在少数的载流子(少子)。这种残余电流值(尾流)的降低，完全取决于关断时电荷的密度，而密度又与几种因素有关，如掺杂质的数量和拓扑，层次厚度和温度。少子的衰减使集电极电流具有特征尾流波形，集电极电流引起以下问题：功耗升高；交叉导通问题，特别是在使用续流二极管的设备上，问题更加明显。
鉴于尾流与少子的重组有关，尾流的电流值应与芯片的温度、IC 和VCE密切相关的空穴移动性有密切的关系。因此，根据所达到的温度，降低这种作用在终端设备设计上的电流的不理想效应是可行的。
IGBT阻断与闩锁
当集电极被施加一个反向电压时， J1 就会受到反向偏压控制，耗尽层则会向N-区扩展。因过多地降低这个层面的厚度，将无法取得一个有效的阻断能力，所以，这个机制十分重要。另一方面，如果过大地增加这个区域尺寸，就会连续地提高压降。 第二点清楚地说明了NPT器件的压降比等效(IC 和速度相同) PT 器件的压降高的原因。
当栅极和发射极短接并在集电极端子施加一个正电压时，P/N J3结受反向电压控制，此时，仍然是由N漂移区中的耗尽层承受外部施加的电压。
IGBT在集电极与发射极之间有一个寄生PNPN晶闸管（如图1所示）。在特殊条件下，这种寄生器件会导通。这种现象会使集电极与发射极之间的电流量增加，对等效MOSFET的控制能力降低，通常还会引起器件击穿问题。晶闸管导通现象被称为IGBT闩锁，具体地说，这种缺陷的原因互不相同，与器件的状态有密切关系。通常情况下，静态和动态闩锁有如下主要区别：
当晶闸管全部导通时，静态闩锁出现，只在关断时才会出现动态闩锁。这一特殊现象严重地限制了安全操作区。为防止寄生NPN和PNP晶体管的有害现象，有必要采取以下措施：防止NPN部分接通，分别改变布局和掺杂级别，降低NPN和PNP晶体管的总电流增益。此外，闩锁电流对PNP和NPN器件的电流增益有一定的影响，因此，它与结温的关系也非常密切；在结温和增益提高的情况下，P基区的电阻率会升高，破坏了整体特性。因此，器件制造商必须注意将集电极最大电流值与闩锁电流之间保持一定的比例，通常比例为1：5。
IGBT发展历史?编辑 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，这是随着硅片上外延的技术进步，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）技术会有比较高的载流子注入系数，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A/V，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。
IGBT研发进展?编辑 IGBT（绝缘栅双极晶体管）作为新型电力半导体场控自关断器件，集功率MOSFET的高速性能与双极性器件的低电阻于一体，具有输进阻抗高，电压控制功耗低，控制电路简单，耐高压，承受电流大等特性，在各种电力变换中获得极广泛的应用。与此同时，各大半导体生产厂商不断开发IGBT的高耐压、大电流、高速、低饱和压降、高可靠、低本钱技术，主要采用1um以下制作工艺，研制开发取得一些新进展。[2]&&
1、低功率IGBT
IGBT应用范围一般都在600V、1KA、1KHz以上区域，为满足家电行业的发展需求，摩托罗拉、ST半导体、三菱等公司推出低功率IGBT产品，实用于家电行业的微波炉、洗衣机、电磁灶、电子整流器、照相机等产品的应用。
U（沟槽结构）--IGBT是在管芯上刻槽，芯片元胞内部形成沟槽式栅极。采用沟道结构后，可进一步缩小元胞尺寸，减少沟道电阻，进步电流密度，制造相同额定电流而芯片尺寸最少的产品。现有多家公司生产各种U—IGBT产品，适用低电压驱动、表面贴装的要求。
3、NPT-IGBT
NPT（非穿通型）--IGBT采用薄硅片技术，以离子注进发射区代替高复杂、高本钱的厚层高阻外延，可降低生产本钱25%左右，耐压越高本钱差越大，在性能上更具有特色，高速、低损耗、正温度系数，无锁定效应，在设计600—1200V的IGBT时，NPT—IGBT可靠性最高。西门子公司可提供600V、1200V、1700V系列产品和6500V高压IGBT，并推出低饱和压降DLC型NPT—IGBT，依克赛斯、哈里斯、英特西尔、东芝等公司也相继研制出NPT—IGBT及其模块系列，富士电机、摩托罗拉等在研制之中，NPT型正成为IGBT发展方向。
4、SDB--IGBT
鉴于目前厂家对IGBT的开发非常重视，三星、快捷等公司采用SDB（硅片直接键合）技术，在IC生产线上制作第四代高速IGBT及模块系列产品，特点为高速，低饱和压降，低拖尾电流，正温度系数易于并联，在600V和1200V电压范围性能优良，分为UF、RUF两大系统。
5、超快速IGBT
国际整流器IR公司的研发重点在于减少IGBT的拖尾效应，使其能快速关断，研制的超快速IGBT可最大限度地减少拖尾效应，关断时间不超过2000ns，采用特殊高能照射分层技术，关断时间可在100ns以下，拖尾更短，重点产品专为电机控制而设计，现有6种型号，另可用在大功率电源变换器中。
6、IGBT/FRD
IR公司在IGBT基础上推出两款结合FRD（快速恢复二极管）的新型器件，IGBT/FRD有效结合，将转换状态的损耗减少20%，采用TO—247外型封装，额定规格为1200V、25、50、75、100A，用于电机驱动和功率转换，以IGBT及FRD为基础的新技术便于器件并联，在多芯片模块中实现更均匀的温度，进步整体可靠性。
7、IGBT功率模块
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A/V，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，进步系统效率，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发展热门。
IGBT对比?编辑 输出特性与转移特性：
IGBT的伏安特性是指以栅极电压VGE为参变量时，集电极电流IC与集电极电压VCE之间的关系曲线。IGBT的伏安特性与BJT的输出特性相似，也可分为饱和区I、放大区II和击穿区III三部分。IGBT作为开关器件稳态时主要工作在饱和导通区。IGBT的转移特性是指集电极输出电流IC与栅极电压之间的关系曲线。它与MOSFET的转移特性相同，当栅极电压VGE小于开启电压VGE(th)时，IGBT处于关断状态。在IGBT导通后的大部分集电极电流范围内，IC与VGE呈线性关系。
IGBT与MOSFET的对比：
MOSFET全称功率场效应晶体管。它的三个极分别是源极(S)、漏极(D)和栅极(G)。
主要优点：热稳定性好、安全工作区大。
缺点：击穿电压低，工作电流小。
IGBT全称绝缘栅双极晶体管，是MOSFET和GTR(功率晶管)相结合的产物。它的三个极分别是集电极(C)、发射极(E)和栅极(G)。
特点：击穿电压可达1200V，集电极最大饱和电流已超过1500A。由IGBT作为逆变器件的变频器的容量达250kVA以上，工作频率可达20kHz。
IGBT检测?编辑 IGBT判断极性
首先将万用表拨在R×1KΩ挡，用万用表测量时，若某一极与其它两极阻值为无穷大，调换表笔后该极与其它两极的阻值仍为无穷大，则判断此极为栅极(G )其余两极再用万用表测量，若测得阻值为无穷大，调换表笔后测量阻值较小。在测量阻值较小的一次中，则判断红表笔接的为集电极(C);黑表笔接的为发射极(E)。
IGBT判断好坏
将万用表拨在R×10KΩ挡，用黑表笔接IGBT 的集电极(C)，红表笔接IGBT 的发射极(E)，此时万用表的指针在零位。用手指同时触及一下栅极(G)和集电极(C)，这时IGBT 被触发导通，万用表的指针摆向阻值较小的方向，并能站住指示在某一位置。然后再用手指同时触及一下栅极(G)和发射极(E)，这时IGBT 被阻断，万用表的指针回零。此时即可判断IGBT 是好的。
IGBT检测注意事项
任何指针式万用表皆可用于检测IGBT。注意判断IGBT 好坏时，一定要将万用　表拨在R×10KΩ挡，因R×1KΩ挡以下各档万用表内部电池电压太低，检测好坏时不能使IGBT 导通，而无法判断IGBT 的好坏。此方法同样也可以用于检测功率场效应晶体管(P-MOSFET)的好坏。
IGBT模块简介?编辑 IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极型晶体管)的缩写，IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管，它融合了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通；若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOS 截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。IGBT与MOSFET一样也是电压控制型器件，在它的栅极—发射极间施加十几V的直流电压，只有在uA级的漏电流流过，基本上不消耗功率。
IGBT等效电路?编辑 IGBT模块的选择
IGBT模块的电压规格与所使用装置的输入电源即试电电源电压紧密相关。其相互关系见下表。使用中当IGBT模块集电极电流增大时，所产生的额定损耗亦变大。同时，开关损耗增大，使原件发热加剧，因此，选用IGBT模块时额定电流应大于负载电流。特别是用作高频开关时，由于开关损耗增大，发热加剧，选用时应该降等使用。
IGBT使用注意事项
由于IGBT模块为MOSFET结构，IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。由于此氧化膜很薄，其击穿电压一般达到20～30V。因此因静电而导致栅极击穿是IGBT失效的常见原因之一。因此使用中要注意以下几点：
在使用模块时，尽量不要用手触摸驱动端子部分，当必须要触摸模块端子时，要先将人体或衣服上的静电用大电阻接地进行放电后，再触摸； 在用导电材料连接模块驱动端子时，在配线未接好之前请先不要接上模块； 尽量在底板良好接地的情况下操作。 在应用中有时虽然保证了栅极驱动电压没有超过栅极最大额定电压，但栅极连线的寄生电感和栅极与集电极间的电容耦合，也会产生使氧化层损坏的振荡电压。为此，通常采用双绞线来传送驱动信号，以减少寄生电感。在栅极连线中串联小电阻也可以抑制振荡电压。
此外，在栅极—发射极间开路时，若在集电极与发射极间加上电压，则随着集电极电位的变化，由于集电极有漏电流流过，栅极电位升高，集电极则有电流流过。这时，如果集电极与发射极间存在高电压，则有可能使IGBT发热及至损坏。
在使用IGBT的场合，当栅极回路不正常或栅极回路损坏时(栅极处于开路状态)，若在主回路上加上电压，则IGBT就会损坏，为防止此类故障，应在栅极与发射极之间串接一只10KΩ左右的电阻。
在安装或更换IGBT模块时，应十分重视IGBT模块与散热片的接触面状态和拧紧程度。为了减少接触热阻，最好在散热器与IGBT模块间涂抹导热硅脂。一般散热片底部安装有散热风扇，当散热风扇损坏中散热片散热不良时将导致IGBT模块发热，而发生故障。因此对散热风扇应定期进行检查，一般在散热片上靠近IGBT模块的地方安装有温度感应器，当温度过高时将报警或停止IGBT模块工作。
IGBT保管注意事项
一般保存IGBT模块的场所，应保持常温常湿状态，不应偏离太大。常温的规定为5～35℃ ，常湿的规定在45～75%左右。在冬天特别干燥的地区，需用加湿机加湿; 尽量远离有腐蚀性气体或灰尘较多的场合； 在温度发生急剧变化的场所IGBT模块表面可能有结露水的现象，因此IGBT模块应放在温度变化较小的地方； 保管时，须注意不要在IGBT模块上堆放重物； 装IGBT模块的容器，应选用不带静电的容器。
IGBT模块由于具有多种优良的特性，使它得到了快速的发展和普及，已应用到电力电子的各方各面。因此熟悉IGBT模块性能，了解选择及使用时的注意事项对实际中的应用是十分必要的。[2]&&
IGBT保护?编辑 众所周知，IGBT是一种用MOS来控制晶体管的新型电力电子器件，具有电压高、电流大、频率高、导通电阻小等特点，被广泛应用在变频器的逆变电路中。但由于IGBT的耐过流能力与耐过压能力较差，一旦出现意外就会使它损坏。为此，必须对IGBT进行相关保护。一般我们从过流、过压、过热三方面进行IGBT保护电路设计。
IGBT承受过电流的时间仅为几微秒，耐过流量小，因此使用IGBT首要注意的是过流保护。那么该如何根据IGBT的驱动要求设计过流保护呢?
IGBT的过流保护可分为两种情况：(1)驱动电路中无保护功能;(2)驱动电路中设有保护功能。对于第一种情况，我们可以在主电路中要设置过流检测器件;针对第二种情况，由于不同型号的混合驱动模块，其输出能力、开关速度与du/dt的承受能力不同，使用时要根据实际情况恰当选用。对于大功率电压型逆变器新型组合式IGBT过流保护则可以通过封锁驱动信号或者减小栅压来进行保护。
过压保护则可以从以下几个方面进行：
●尽可能减少电路中的杂散电感。
●采用吸收回路。吸收回路的作用是;当IGBT关断时，吸收电感中释放的能量，以降低关断过电压。
●适当增大栅极电阻Rg。
IGBT的过热保护一般是采用散热器(包括普通散热器与热管散热器)，并可进行强迫风冷。
IGBT新旧型对比?编辑 在传统的使用和设计IGBT的过程中，基本上都是采用粗放式的设计模式，所需余量较大，系统庞大，但仍无法抵抗来自外界的干扰和自身系统引起的各种失效问题。那么该如何突破传统的IGBT系统电路保护设计来解决上述问题呢?
IGBT传统保护模式
防护方案防止栅极电荷积累及栅源电压出现尖峰损坏IGBT——可在G极和E极之间设置一些保护元件，如下图的电阻RGE的作用，是使栅极积累电荷泄放(其阻值可取5kΩ);两个反向串联的稳压二极管V1和V2，是为了防止栅源电压尖峰损坏IGBT。另外，还有实现控制电路部分与被驱动的IGBT之间的隔离设计，以及设计适合栅极的驱动脉冲电路等。然而即使这样，在实际使用的工业环境中，以上方案仍然具有比较高的产品失效率——有时甚至会超出5%。相关的实验数据和研究表明：这和瞬态浪涌、静电及高频电子干扰有着紧密的关系，而稳压管在此的响应时间和耐电流能力远远不足，从而导致IGBT过热而损坏。[2]&&
传统保护模式和新型保护模式电路对比 传统保护模式和新型保护模式电路对比
IGBT新型保护模式
将传统的稳压管改为新型的瞬态抑制二极管(TVS)。一般栅极驱动电压约为15V，可以选型SMBJ15CA。该产品可以通过IEC浪涌测试10/700US6kV。
TVS反应速度极快(达PS级)，通流能力远超稳压二极管(可达上千安培)，同时，TVS对静电具有非常好的抑制效果。该产品可以通过IEC接触放电8kV和空气放电15kV的放电测试。
将传统电阻RG变更为正温度系数(PPTC)保险丝。它既具有电阻的效果，又对温度比较敏感。当内部电流增加时，其阻抗也在增加，从而对过流具有非常好的抑制效果。
IGBT应用及设计?编辑 作为电力电子重要大功率主流器件之一，IGBT已经广泛应用于家用电器、交通运输、电力工程、可再生能源和智能电网等领域。在工业应用方面，如交通控制、功率变换、工业电机、不间断电源、风电与太阳能设备，以及用于自动控制的变频器。在消费电子方面，IGBT用于家用电器、相机和手机。
IGBT产品市场?编辑 国内市场需求急剧上升曾使得IGBT市场一度被看好。虽然长期来看，IGBT是一个值得期待的市场，可是到目前为止IGBT的核心技术和产业为大多数欧美IDM半导体厂商所掌控，中国在2014年6月成功研制出8寸IGBT专业芯片，打破国际垄断[3]&&。并且随着各国政府都将削减可再生能源及交通等领域的支出，IGBT市场能否再度增长?
根据最新的调查报告显示，各种IGBT器件和模块的销售额在2013年将有一定程度的复苏，2014年稍稍减速，待经济复苏并稳定后，从2015年开始将稳定增长。虽然2013年IGBT市场增长趋势有所下降，但随着国内技术的进步，其发展前景还是十分被看好的。
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智者不锐，慧者不傲，谋者不露，强者不暴。
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IGBT的最高频率是100KHZ,MOSFET输出功率达600KW，频率400KHZ.
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热处理工程师, 积分 1428, 距离下一级还需 1572 积分
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IGBT的最高频率是100KHZ,MOSFET输出功率达600KW，频率400KHZ.
谢谢指导。
我在书上查了下，说在频率相同的情况下，尽量选择IGBT电源，想问下是不是IGBT电源比MOSFET电源更稳定，工艺性更好呢？
TA的每日心情开心昨天&16:54签到天数: 1507 天[LV.Master]伴坛终老主题帖子积分
IGBT电源的功率做不大。
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还要文字呀~~
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