一、IGBT是什么時候發明的

IGBT全稱(cheng)叫絕緣柵雙極型晶體管(guan)，是一種復合(he)型結構器件，它(ta)是20世紀80年代(dai)發明(ming)的，發明(ming)者是B?賈揚(yang)?巴利加。

在20世紀5、60年代發展起來(lai)的(de)雙極(ji)性器件(jian)，通態(tai)電(dian)阻(zu)(zu)很小，電(dian)流控制(zhi)、控制(zhi)電(dian)路(lu)(lu)(lu)等復雜且功(gong)耗大。隨后發展起來(lai)的(de)單(dan)(dan)極(ji)性器件(jian)，通態(tai)電(dian)阻(zu)(zu)很大，電(dian)壓控制(zhi)、控制(zhi)電(dian)路(lu)(lu)(lu)簡單(dan)(dan)且功(gong)耗小。例如功(gong)率(lv)雙極(ji)晶體管技術的(de)問題是厚P-基(ji)區(qu)減小電(dian)流增益，小于10；驅動(dong)電(dian)路(lu)(lu)(lu)貴而復雜；保護的(de)吸收電(dian)路(lu)(lu)(lu)增加了(le)額外成本。而功(gong)率(lv)MOSFET技術的(de)問題是厚的(de)N-漂移(yi)區(qu)增加了(le)導(dao)通電(dian)阻(zu)(zu)。這兩類器件(jian)都不能令人滿意，這時業(ye)界就向往著有(you)一種新的(de)功(gong)率(lv)器件(jian)，能同時具有(you)簡單(dan)(dan)的(de)開關(guan)控制(zhi)電(dian)路(lu)(lu)(lu)，以降低(di)控制(zhi)電(dian)路(lu)(lu)(lu)功(gong)能與(yu)制(zhi)造成本，以及(ji)很低(di)的(de)通態(tai)電(dian)壓，以減少(shao)器件(jian)自身的(de)功(gong)耗。這就是IGBT誕生的(de)背景。

1980年前后，IGBT被B?賈揚?巴利加提出，到了1985年前后，第(di)一款高(gao)品(pin)質(zhi)器件成(cheng)功試制了樣品(pin)，并很快在照明、家電控制、醫療等產品(pin)中使(shi)用，經過(guo)幾十年的持續應用和不斷(duan)改進(jin)，IGBT現(xian)在已成(cheng)為(wei)電子電力(li)領域中最重要的功率開關器件之(zhi)一。

二、IGBT發展到第幾代了

自20世(shi)紀80年代(dai)發展至今(jin)，IGBT 芯片經歷了7代(dai)技術及工藝(yi)的升級，但現在市場上(shang)應(ying)用比(bi)較廣泛的還是第(di)4代(dai)的IGBT。

1、第一代：平面柵+穿通（PT）

出現時(shi)間：1988年。PT是最初代(dai)的IGBT，使用重(zhong)摻(chan)雜的P+襯底作(zuo)為起始層，在(zai)此之上依(yi)次生長N+buffer，N-base外延(yan)，最后在(zai)外延(yan)層表(biao)面形成(cheng)元(yuan)胞(bao)結構。工藝復雜，成(cheng)本高(gao)，飽和壓降(jiang)呈負溫度系數，不利(li)于(yu)并聯，在(zai)80年代(dai)后期(qi)逐漸被NPT取代(dai)，目(mu)前IGBT產品已不使用PT技術。

2、第二代平面柵+非穿通（NPT）

出現時間：1997年。NPT與PT不同在(zai)于，它(ta)使用(yong)低摻雜的(de)N-襯底作為起(qi)始層(ceng)，先在(zai)N-漂移區的(de)正面(mian)做成MOS結構，然后用(yong)研磨減薄工藝從背面(mian)減薄到IGBT電壓(ya)規格需(xu)(xu)要(yao)的(de)厚度，再從背面(mian)用(yong)離子注入工藝形成P+collector。在(zai)截(jie)止時電場沒(mei)有貫穿N-漂移區，NPT不需(xu)(xu)要(yao)載流子壽命控制，但(dan)它(ta)的(de)缺點在(zai)于，如果需(xu)(xu)要(yao)更(geng)高(gao)的(de)電壓(ya)阻(zu)斷能力，勢必(bi)需(xu)(xu)要(yao)電阻(zu)率更(geng)高(gao)且更(geng)厚的(de)N-漂移層(ceng)，這意味著飽和導通電壓(ya)Vce(sat)也會隨之上升(sheng)，從而大幅(fu)增加器(qi)件(jian)的(de)損耗與溫升(sheng)。

3、第三代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出現(xian)時間：2001年。溝(gou)槽(cao)型IGBT中，電子溝(gou)道垂直于硅片表(biao)面(mian)，消除了(le)JFET結構(gou)，增(zeng)加了(le)表(biao)面(mian)溝(gou)道密度(du)，提(ti)高近表(biao)面(mian)載流(liu)子濃(nong)度(du)，從而使性(xing)能更加優化。得益于場截止以及溝(gou)槽(cao)型元胞，IGBT3的通態(tai)壓降更低(di)，工(gong)作結溫125℃較2代沒有太大提(ti)升，開關(guan)性(xing)能優化。

4、第四代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出現時(shi)間：2007年(nian)。IGBT4是目前使用最廣泛(fan)的(de)IGBT 芯(xin)片技術，電(dian)壓包含600V，1200V，1700V，電(dian)流(liu)從10A到(dao)3600A。4代較3代優(you)化(hua)了(le)背面(mian)結(jie)構，漂移區厚度更(geng)薄，背面(mian)P發(fa)射極及Nbuffer的(de)摻雜濃度及發(fa)射效率都(dou)有優(you)化(hua)。同(tong)時(shi)，最高允(yun)許工作結(jie)溫從第3代的(de)125℃提高到(dao)了(le)150℃增加了(le)器件(jian)的(de)輸出電(dian)流(liu)能力。

5、第五代：溝槽柵+場截止+表面覆銅（Trench+FS）

出現時間：2013年。第五代IGBT使用厚(hou)銅(tong)代替(ti)了鋁，銅(tong)的通流(liu)能力及熱(re)容(rong)都遠(yuan)遠(yuan)優于鋁，因此IGBT5允許(xu)更高(gao)的工(gong)作(zuo)結溫及輸出(chu)電流(liu)。同時芯片結構經(jing)過優化，芯片厚(hou)度(du)進一(yi)步減(jian)小。

6、第六代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出現時(shi)間(jian)：2017年。6代是(shi)4代的優(you)化，器件結構和IGBT4類似(si)，但是(shi)優(you)化了(le)背面P+注入，從而得到了(le)新的折衷曲線。IGBT6目(mu)前只在單管中有應用。

7、第七代：微溝槽柵+場截止（MicroPatternTrench）

出現(xian)(xian)時間：2018年。IGBT7溝道密度更高，元胞間距也經過精(jing)心(xin)設計，并且優化(hua)了寄(ji)生電容參數，從而實(shi)現(xian)(xian)5kv/us下的最佳開關性能。IGBT7Vce（sat）相比IGBT4降低20%，可(ke)實(shi)現(xian)(xian)最高175℃的暫態(tai)工作(zuo)結(jie)溫。