一、IGBT是什么時候發明的

IGBT全稱叫(jiao)絕(jue)緣(yuan)柵雙極型(xing)晶體管，是(shi)一(yi)種復(fu)合型(xing)結構(gou)器件，它是(shi)20世紀80年代(dai)發(fa)明的(de)，發(fa)明者是(shi)B?賈(jia)揚?巴利(li)加。

在20世紀5、60年代發展起(qi)來的(de)(de)(de)雙極性器件(jian)(jian)，通(tong)(tong)(tong)態電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)很(hen)小(xiao)，電(dian)(dian)(dian)流控制(zhi)、控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)路(lu)等復(fu)雜且(qie)功(gong)耗大。隨后(hou)發展起(qi)來的(de)(de)(de)單極性器件(jian)(jian)，通(tong)(tong)(tong)態電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)很(hen)大，電(dian)(dian)(dian)壓(ya)控制(zhi)、控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)路(lu)簡單且(qie)功(gong)耗小(xiao)。例如功(gong)率雙極晶(jing)體管技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)(de)問題(ti)是(shi)厚P-基(ji)區減(jian)小(xiao)電(dian)(dian)(dian)流增益(yi)，小(xiao)于10；驅動電(dian)(dian)(dian)路(lu)貴而(er)復(fu)雜；保(bao)護的(de)(de)(de)吸收電(dian)(dian)(dian)路(lu)增加了額外成(cheng)本。而(er)功(gong)率MOSFET技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)(de)問題(ti)是(shi)厚的(de)(de)(de)N-漂(piao)移(yi)區增加了導通(tong)(tong)(tong)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)。這(zhe)(zhe)兩(liang)類器件(jian)(jian)都不能(neng)令(ling)人滿意，這(zhe)(zhe)時業界(jie)就向往(wang)著有(you)一(yi)種新的(de)(de)(de)功(gong)率器件(jian)(jian)，能(neng)同(tong)時具有(you)簡單的(de)(de)(de)開(kai)關(guan)控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)路(lu)，以(yi)降低控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)路(lu)功(gong)能(neng)與制(zhi)造(zao)成(cheng)本，以(yi)及很(hen)低的(de)(de)(de)通(tong)(tong)(tong)態電(dian)(dian)(dian)壓(ya)，以(yi)減(jian)少(shao)器件(jian)(jian)自身的(de)(de)(de)功(gong)耗。這(zhe)(zhe)就是(shi)IGBT誕生的(de)(de)(de)背景(jing)。

1980年前后(hou)，IGBT被B?賈揚?巴利(li)加提出，到了1985年前后(hou)，第一款高品質(zhi)器件成功試制(zhi)了樣品，并很快在照明、家電控制(zhi)、醫療等產品中(zhong)使用，經過(guo)幾(ji)十年的持續應用和不斷改進，IGBT現在已成為(wei)電子電力領域中(zhong)最重要的功率開關器件之(zhi)一。

二、IGBT發展到第幾代了

自(zi)20世紀(ji)80年代發(fa)展至今，IGBT 芯(xin)片經歷(li)了(le)7代技術(shu)及工藝(yi)的升級(ji)，但現(xian)在(zai)市場上(shang)應用比較廣泛的還是第(di)4代的IGBT。

1、第一代：平面柵+穿通（PT）

出現時(shi)間：1988年。PT是最(zui)初(chu)代(dai)(dai)的IGBT，使(shi)用重摻雜(za)的P+襯底作為起始層(ceng)，在(zai)此之上依次生長N+buffer，N-base外(wai)延，最(zui)后在(zai)外(wai)延層(ceng)表面形成(cheng)元胞(bao)結構。工藝復雜(za)，成(cheng)本高，飽和(he)壓降呈負溫(wen)度系數，不利于并聯，在(zai)80年代(dai)(dai)后期逐漸被NPT取代(dai)(dai)，目(mu)前IGBT產(chan)品(pin)已(yi)不使(shi)用PT技術。

2、第二代平面柵+非穿通（NPT）

出現時(shi)間：1997年。NPT與PT不同在(zai)(zai)于，它(ta)使(shi)用低(di)摻雜的(de)N-襯底作為起始層，先(xian)在(zai)(zai)N-漂(piao)(piao)移區的(de)正面做成MOS結構(gou)，然后用研(yan)磨減薄工藝從(cong)背(bei)面減薄到IGBT電(dian)(dian)(dian)(dian)壓規格需(xu)要(yao)的(de)厚度，再從(cong)背(bei)面用離(li)子注(zhu)入工藝形成P+collector。在(zai)(zai)截止時(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)場沒(mei)有貫(guan)穿N-漂(piao)(piao)移區，NPT不需(xu)要(yao)載流(liu)子壽命控制，但它(ta)的(de)缺點在(zai)(zai)于，如果需(xu)要(yao)更(geng)(geng)高的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓阻(zu)斷(duan)能力(li)，勢必(bi)需(xu)要(yao)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)率更(geng)(geng)高且更(geng)(geng)厚的(de)N-漂(piao)(piao)移層，這意味著飽和導(dao)通電(dian)(dian)(dian)(dian)壓Vce(sat)也(ye)會(hui)隨(sui)之(zhi)上升，從(cong)而大幅增加器件的(de)損耗(hao)與溫升。

3、第三代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出現時間：2001年。溝(gou)(gou)槽(cao)型IGBT中，電子溝(gou)(gou)道垂直(zhi)于硅片(pian)表面(mian)，消除了JFET結構，增加了表面(mian)溝(gou)(gou)道密度，提高近(jin)表面(mian)載流(liu)子濃度，從而使性能(neng)更(geng)加優(you)化。得(de)益(yi)于場(chang)截(jie)止以及溝(gou)(gou)槽(cao)型元胞(bao)，IGBT3的通態壓降更(geng)低(di)，工作結溫125℃較(jiao)2代(dai)沒有(you)太大提升(sheng)，開關性能(neng)優(you)化。

4、第四代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出(chu)現時間(jian)：2007年。IGBT4是(shi)目(mu)前使用最廣泛的(de)IGBT 芯(xin)片技(ji)術，電(dian)壓包(bao)含600V，1200V，1700V，電(dian)流(liu)從10A到3600A。4代較3代優(you)化了背面結構，漂移區厚度更薄，背面P發(fa)(fa)射極及(ji)Nbuffer的(de)摻雜濃度及(ji)發(fa)(fa)射效率(lv)都(dou)有優(you)化。同時，最高允許工作結溫(wen)從第3代的(de)125℃提高到了150℃增加了器件的(de)輸出(chu)電(dian)流(liu)能(neng)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(shi)用厚銅代替(ti)了鋁，銅的通流(liu)(liu)能力及(ji)熱(re)容都遠(yuan)遠(yuan)優于鋁，因此IGBT5允許(xu)更高的工作結溫及(ji)輸出電流(liu)(liu)。同時芯片(pian)結構經過優化，芯片(pian)厚度進一(yi)步減小。

6、第六代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出現時(shi)間：2017年。6代是(shi)4代的優化(hua)，器件結構和IGBT4類似(si)，但是(shi)優化(hua)了背面P+注(zhu)入，從而得到了新的折(zhe)衷曲線。IGBT6目前只在單管中(zhong)有應用。

7、第七代：微溝槽柵+場截止（MicroPatternTrench）

出現(xian)時間(jian)：2018年(nian)。IGBT7溝道(dao)密度更高(gao)，元胞間(jian)距(ju)也(ye)經(jing)過(guo)精心設計，并且優(you)化了(le)寄(ji)生電容(rong)參數，從而(er)實現(xian)5kv/us下的最佳開關性能。IGBT7Vce（sat）相比IGBT4降低(di)20%，可實現(xian)最高(gao)175℃的暫態工(gong)作(zuo)結溫。