話(huà)說(shuō)公元2018年，IGBT江湖驚現(xiàn)第六代和第七代的[敏感詞]，一時(shí)風(fēng)頭無(wú)兩，各路吃瓜群眾紛紛猜測(cè)二位英雄的出身來(lái)歷。不禁有好事者梳理了一下英家這些年，獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷的數(shù)代當(dāng)家[敏感詞]，分別是：

呃，好像分不清這都誰(shuí)是誰(shuí)?

呃，雖然這些IGBT“[敏感詞]”表面看起來(lái)都一樣，但都是悶騷型的。只能脫了衣服，做個(gè)“芯”臟手術(shù)。。。

像這樣，在芯片上，橫著切一刀看看。

好像，有點(diǎn)不一樣了。。。

故事，就從這兒說(shuō)起吧。。。

史前時(shí)代-PT

PT是最初代的IGBT，它使用重?fù)诫s的P+襯底作為起始層，在此之上依次生長(zhǎng)N+ buffer，N- base外延，最后在外延層表面形成元胞結(jié)構(gòu)。它因?yàn)榻刂箷r(shí)電場(chǎng)貫穿整個(gè)N-base區(qū)而得名。它工藝復(fù)雜，成本高，而且需要載流子壽命控制，飽和壓降呈負(fù)溫度系數(shù)，不利于并聯(lián)，雖然在上世紀(jì)80年代一度呼風(fēng)喚雨，但在80年代后期逐漸被NPT取代，目前已歸隱江湖，不問(wèn)世事，英飛凌目前所有的IGBT產(chǎn)品均不使用PT技術(shù)。

初代盟主-IGBT2

特征：

平面柵，非穿通結(jié)構(gòu)(NPT)

NPT-IGBT于1987年出山，很快在90年代成為江湖霸主。NPT與PT不同在于，它使用低摻雜的N-襯底作為起始層，先在N-漂移區(qū)的正面做成MOS結(jié)構(gòu)，然后用研磨減薄工藝從背面減薄到 IGBT 電壓規(guī)格需要的厚度，再?gòu)谋趁嬗秒x子注入工藝形成P+ collector。在截止時(shí)電場(chǎng)沒(méi)有貫穿N-漂移區(qū)，因此稱(chēng)為“非穿通”型IGBT。NPT不需要載流子壽命控制，但它的缺點(diǎn)在于，如果需要更高的電壓阻斷能力，勢(shì)必需要電阻率更高且更厚的N-漂移層，這意味著飽和導(dǎo)通電壓Vce(sat)也會(huì)隨之上升，從而大幅增加器件的損耗與溫升。

技能：

低飽和壓降，正溫度系數(shù)，

125℃工作結(jié)溫，高魯棒性

因?yàn)镹-漂移區(qū)厚度大大降低了，因此Vce(sat)相比PT大大減少。正溫度系數(shù)，利于并聯(lián)。

名號(hào)：

DLC，KF2C，S4…

等等，好像混進(jìn)了什么奇怪的東西！

沒(méi)寫(xiě)錯(cuò)！S4真的不是IGBT4，它是根正苗紅的IGBT2，適用于高頻開(kāi)關(guān)應(yīng)用，硬開(kāi)關(guān)工作頻率可達(dá)40kHz。這一明星產(chǎn)品，至今銷(xiāo)路仍然不錯(cuò)。

性能飛躍-IGBT3

特征：

溝槽柵，場(chǎng)截止（Field Stop）

IGBT3的出現(xiàn)，又在IGBT江湖上掀起了一場(chǎng)巨大的變革。IGBT3的元胞結(jié)構(gòu)從平面型變成了溝槽型。溝槽型IGBT中，電子溝道垂直于硅片表面，消除了JFET結(jié)構(gòu)，增加了表面溝道密度，提高近表面載流子濃度，從而使性能更加優(yōu)化。若想對(duì)平面柵與溝槽柵技術(shù)的區(qū)別有更多了解，可以參考我們之前發(fā)表過(guò)的文章“平面型與溝槽型IGBT結(jié)構(gòu)淺析”。

縱向結(jié)構(gòu)方面，為了緩解阻斷電壓與飽和壓降之間的矛盾，英家于2000年推出了Field Stop IGBT，目標(biāo)在于盡量減少漂移區(qū)厚度，從而降低飽和電壓。場(chǎng)截止（Field Stop）IGBT起始材料和NPT相同，都是低摻雜的N-襯底，不同在于FS IGBT背面多注入了一個(gè)N buffer層，它的摻雜濃度略高于N-襯底，因此可以迅速降低電場(chǎng)強(qiáng)度，使整體電場(chǎng)呈梯形，從而使所需的N-漂移區(qū)厚度大大減小。此外，N buffer還可以降低P發(fā)射極的發(fā)射效率，從而降低了關(guān)斷時(shí)的拖尾電流及損耗。若想了解更多NPT與場(chǎng)截止器件的區(qū)別，請(qǐng)前往 “PT，NPT，F(xiàn)S型IGBT的區(qū)別”了解更多詳情。

技能：

低導(dǎo)通壓降，

125℃工作結(jié)溫，

開(kāi)關(guān)性能優(yōu)化

得益于場(chǎng)截止以及溝槽型元胞，IGBT3的通態(tài)壓降更低，典型的Vce(sat)從第2代的典型的3.4到第3代的2.55V（3300V為例）。

名號(hào)：

T3，E3，L3

IGBT3在中低壓領(lǐng)域基本已經(jīng)被IGBT4取代，但在高壓領(lǐng)域依然占主導(dǎo)地位，比如3300V，4500V，6500V的主流產(chǎn)品仍然在使用IGBT3技術(shù)。

中流砥柱-IGBT4

IGBT4是目前使用最廣泛的IGBT芯片技術(shù)，電壓包含600V，1200V，1700V，電流從10A到3600A，各種應(yīng)用中都可以見(jiàn)到它的身影。

特征：

溝槽柵+場(chǎng)截止+薄晶圓

和IGBT3一樣，都是場(chǎng)截止+溝槽柵的結(jié)構(gòu)，但IGBT4優(yōu)化了背面結(jié)構(gòu)，漂移區(qū)厚度更薄，背面P發(fā)射極及N buffer的摻雜濃度及發(fā)射效率都有優(yōu)化。

技能：

高開(kāi)關(guān)頻率，

優(yōu)化開(kāi)關(guān)軟度，

150℃工作結(jié)溫

IGBT4通過(guò)使用薄晶圓及優(yōu)化背面結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降低了開(kāi)關(guān)損耗，同時(shí)開(kāi)關(guān)軟度更高。同時(shí)，[敏感詞]允許工作結(jié)溫從第3代的125℃提高到了150℃，這無(wú)疑能進(jìn)一步增加器件的輸出電流能力。

名號(hào)：

T4，E4，P4

T4是小功率系列，開(kāi)關(guān)頻率[敏感詞]20kHz。

E4適合中功率應(yīng)用，開(kāi)關(guān)頻率[敏感詞]8kHz。

P4對(duì)開(kāi)關(guān)軟度進(jìn)行了更進(jìn)一步優(yōu)化，更適合大功率應(yīng)用，開(kāi)關(guān)頻率[敏感詞]3kHz。

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