IGBT功率模块的发展趋势

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功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心，主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等，是电子装置中电能转换与电路控制的核心。功率半导体器件种类众多，按集成度可分为功率IC、功率模块和功率分立器件三大类，其中功率分立器件中MOSFET、功率二极管、IGBT占比较大，是最主要的品类。

绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）是在金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）和双极晶体管（Bipolar）基础上发展起来的一种新型复合功率器件，具有MOS输入、双极输出功能。IGBT集Bipolar器件通态压降小、载流密度大、耐压高和功率MOSFET驱动功率小、开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好的优点于一身。作为电力电子变换器的核心器件，为应用装置的高频化、小型化、高性能和高可靠性奠定了基础。

IGBT功率模块的发展趋势主要有：

1.更高的功率密度：随着威廉希尔官方网站 的发展，IGBT功率模块的功率密度将不断提高；

2.更低的功耗：随着威廉希尔官方网站 的发展，IGBT功率模块的功耗将不断降低；

3.更高的可靠性：随着威廉希尔官方网站 的发展，IGBT功率模块的可靠性将不断提高；

4.更低的成本：随着威廉希尔官方网站 的发展，IGBT功率模块的成本将不断降低。

自IGBT商业化应用以来，作为新型功率半导体器件的主型器件，IGBT在1—100kHz的频率应用范围内占据重要地位，其电压范围为600V—6500V，电流范围为1A—3600A（140mm x 190mm模块）。IGBT广泛应用于工业、4C（通信、计算机、消费电子、汽车电子）、航空航天、国防军工等传统产业领域以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域。

多功能型的大功率 igbt 驱动保护电路除了提供直接驱动 igbt 的功能之外，还可以提供 完善的保护功能，如 hcpl-316j， m57962 等，如图 2和图 3所示，它们一般采用混合厚膜 封装威廉希尔官方网站 或者采用集成封装威廉希尔官方网站 ， 可以直接兼容 cmos/ttl 电平。工程师进行设计时一般只需 要配上隔离电源电路，死区控制电路，逻辑处理电路，门极驱动电阻等，就可以成为一个较 为完整的大功率 igbt 驱动保护电路。

目前，世界各大功率半导体公司对IGBT的研发热潮日益高涨，研究步伐和威廉希尔官方网站 革新日益加快，IGBT芯片的设计与生产厂家有英飞凌（Infineon）、 ABB、三菱（Mitsubishi Electric）、Dynex（中国南车，CSR）、IXYS Corporation、International Rectifier、Powerex、Philips、Motorola、Fuji Electric、Hitachi、Toshiba等，主要集中在欧、美、日等国家。因为种种原因，国内在IGBT威廉希尔官方网站 研究开发方面虽然起步较早，但进展缓慢，特别是在IGBT产业化方面尚处于起步阶段，作为全球最大的IGBT应用市场，IGBT模块主要依赖进口。

目前 igbt 的开通电压一般采用+15v 电压源驱动， 有人已经提出发展恒流源驱动的方法， 认为可以克服 igbt 的“米勒”电容效应，使 igbt 的导通更加可靠.igbt 的关断电压从最初的 0 v，到后来的-7v 左右，低频下普遍使用-15v.

商用IGBT的体结构英国威廉希尔公司网站 的发展经历了从穿通（Punch Through，PT）到非穿通（Non Punch Through，NPT），再到软穿通（Soft Punch Through，SPT）的过程，而在穿通结构之前，IGBT的体结构是基于厚晶圆扩散工艺的非穿通结构，背部空穴的注入效率很高，由于器件内部的寄生晶闸管结构，IGBT在工作时容易发生闩锁，因此很难实现商用。随着外延威廉希尔官方网站 的发展，引入了N型缓冲层形成穿通结构，降低了背部空穴注入效率，并实现了批量应用，但由于外延工艺的特点，限制了高压IGBT的发展，其最高电压等级为1700V。