一、IGBT是什么時(shí)候發(fā)明的

IGBT全稱叫絕緣柵雙極型晶體管,，是一種復(fù)合型結(jié)構(gòu)器件，它是20世紀(jì)80年代發(fā)明的,，發(fā)明者是B?賈揚(yáng)?巴利加,。

在20世紀(jì)5、60年代發(fā)展起來的雙極性器件,，通態(tài)電阻很小,，電流控制、控制電路等復(fù)雜且功耗大,。隨后發(fā)展起來的單極性器件,，通態(tài)電阻很大，電壓控制,、控制電路簡(jiǎn)單且功耗小,。例如功率雙極晶體管技術(shù)的問題是厚P-基區(qū)減小電流增益，小于10,；驅(qū)動(dòng)電路貴而復(fù)雜,；保護(hù)的吸收電路增加了額外成本。而功率MOSFET技術(shù)的問題是厚的N-漂移區(qū)增加了導(dǎo)通電阻。這兩類器件都不能令人滿意,，這時(shí)業(yè)界就向往著有一種新的功率器件,，能同時(shí)具有簡(jiǎn)單的開關(guān)控制電路，以降低控制電路功能與制造成本,，以及很低的通態(tài)電壓,，以減少器件自身的功耗。這就是IGBT誕生的背景,。

1980年前后,，IGBT被B?賈揚(yáng)?巴利加提出，到了1985年前后,，第一款高品質(zhì)器件成功試制了樣品,，并很快在照明、家電控制,、醫(yī)療等產(chǎn)品中使用,，經(jīng)過幾十年的持續(xù)應(yīng)用和不斷改進(jìn)，IGBT現(xiàn)在已成為電子電力領(lǐng)域中最重要的功率開關(guān)器件之一,。

二,、IGBT發(fā)展到第幾代了

自20世紀(jì)80年代發(fā)展至今，IGBT 芯片經(jīng)歷了7代技術(shù)及工藝的升級(jí),，但現(xiàn)在市場(chǎng)上應(yīng)用比較廣泛的還是第4代的IGBT。

1,、第一代：平面柵 穿通（PT）

出現(xiàn)時(shí)間：1988年,。PT是最初代的IGBT，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),。工藝復(fù)雜,，成本高，飽和壓降呈負(fù)溫度系數(shù),，不利于并聯(lián),，在80年代后期逐漸被NPT取代，目前IGBT產(chǎn)品已不使用PT技術(shù),。

2,、第二代平面柵 非穿通（NPT）

出現(xiàn)時(shí)間：1997年。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，再從背面用離子注入工藝形成P collector,。在截止時(shí)電場(chǎng)沒有貫穿N-漂移區(qū),，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,。

3、第三代：溝槽柵 場(chǎng)截止（Trench FS）

出現(xiàn)時(shí)間：2001年,。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,。得益于場(chǎng)截止以及溝槽型元胞,，IGBT3的通態(tài)壓降更低，工作結(jié)溫125℃較2代沒有太大提升,，開關(guān)性能優(yōu)化,。

4、第四代：溝槽柵 場(chǎng)截止（Trench FS）

出現(xiàn)時(shí)間：2007年,。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。4代較3代優(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Nbuffer的摻雜濃度及發(fā)射效率都有優(yōu)化。同時(shí),，最高允許工作結(jié)溫從第3代的125℃提高到了150℃增加了器件的輸出電流能力,。

5、第五代：溝槽柵 場(chǎng)截止 表面覆銅（Trench FS）

出現(xiàn)時(shí)間：2013年,。第五代IGBT使用厚銅代替了鋁,，銅的通流能力及熱容都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鋁，因此IGBT5允許更高的工作結(jié)溫及輸出電流,。同時(shí)芯片結(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化,，芯片厚度進(jìn)一步減小,。

6、第六代：溝槽柵 場(chǎng)截止（Trench FS）

出現(xiàn)時(shí)間：2017年,。6代是4代的優(yōu)化,，器件結(jié)構(gòu)和IGBT4類似，但是優(yōu)化了背面P 注入,，從而得到了新的折衷曲線,。IGBT6目前只在單管中有應(yīng)用。

7,、第七代：微溝槽柵 場(chǎng)截止（MicroPatternTrench）

出現(xiàn)時(shí)間：2018年,。IGBT7溝道密度更高，元胞間距也經(jīng)過精心設(shè)計(jì),，并且優(yōu)化了寄生電容參數(shù),，從而實(shí)現(xiàn)5kv/us下的最佳開關(guān)性能。IGBT7Vce（sat）相比IGBT4降低20%,，可實(shí)現(xiàn)最高175℃的暫態(tài)工作結(jié)溫,。