FS型IGBT：电场驾驭大师，引领高效新时代

发布时间：2024-06-26

来源：罗姆半导体社区 (https://rohm.eefocus.com)

分享到：

FS型IGBT，即场终止（Field Stop）IGBT，是一种针对传统IGBT结构进行优化的设计，主要目的是为了提高器件的阻断电压能力、降低导通损耗并改善开关特性。其核心原理在于IGBT芯片的特殊结构和制造工艺。

在传统的IGBT中，当高电压施加于IGBT的集电极和发射极之间时，需要有足够的耐压能力以防止击穿。FS型IGBT通过在N-漂移区底部植入一层高浓度的P+层（场终止层），这层P+层非常薄且具有高掺杂浓度，它的作用是在开启状态下不影响电流流动，而在关闭状态下，该P+层可以迅速抽取掉漂移区中的少数载流子（主要是电子），有效地抑制了电场强度，防止了高电场区域的形成，从而提高了器件的击穿电压。

具体到工作原理，当栅极施加正向电压时，MOSFET部分形成导电沟道，允许电流从发射极流向集电极，IGBT导通。这时，虽然P+场终止层下方有电场存在，但由于沟道的存在，它并不影响电流的主要流通路径。而当栅极电压变为零或负值时，MOSFET沟道消失，没有电流流过，同时P+场终止层开始发挥作用，快速抽取漂移区的剩余载流子，加快了器件的关断过程，并保持了较高的阻断电压能力。

FS型IGBT的优势在于，通过优化的场终止结构，它能在保持较高电压等级的同时，减少导通时的电阻，从而降低了导通损耗，提高了效率。此外，这种结构还有助于减少开关过程中的能量损耗，提高开关速度，非常适合于需要频繁开关操作且对效率有严格要求的高压应用，如电动汽车、太阳能逆变器、工业电机驱动等领域。

FS型IGBT通过在漂移区引入特殊设计的“场终止”层，这一层可以有效地控制电场分布，使得载流子在高电场区域的浓度得以优化，从而降低了器件的导通压降，提高了效率。与普通IGBT相比，FS-IGBT能够在较高电压下更好地抑制电导调制效应，这有助于减少导通损耗，特别是在高电压应用中表现更为明显。由于场终止层的作用，FS型IGBT在开关过程中能更快地控制电荷的积累与释放，减少了开关损耗，提高了开关速度，这对于需要频繁开关操作的应用尤其有利。

优化的电场分布和载流子行为不仅提高了效率，还有助于热量更均匀地分布，减少了局部过热的风险，增强了器件的热稳定性。FS-IGBT结构通常兼容现有的IGBT驱动电路，便于升级现有系统，同时其耐脉冲电流冲击的能力强，适合于需要处理高瞬态电流的场合。不同厂商可能采用不同的名称和细微结构设计（如轻穿通LPT），但共同目标是通过调整FS层的参数（如峰值掺杂浓度及深度）来进一步优化器件的整体性能，这为特定应用提供了高度的设计灵活性。

关键词：IGBT

相关资讯

IGBT：电子器件中的璀璨之星 —— 原理、特性与应用全解析

IGBT 基于 BJT 和 MOS 管的复合原理工作，在功率变换等场景下，其电压控制与开关速度特性关键。独特结构设计优化性能，通过改进工艺提升可靠性。分穿通与非穿通等类型，满足不同电路需求，如 PT - IGBT 适用于直流电路，NPT - IGBT 适用于交流电路。在工业自动化、新能源发电等多领域广泛应用，通过精确控制电流实现电能高效转换与控制功能，有力推动电力电子技术发展。

IGBT IPM：高效智能的电力电子控制利器

IGBT IPM是一种高度集成的智能功率模块，将IGBT和驱动电路、保护电路相结合，在电机、变频器、变压器等电力电子设备中实现高效、精准的控制。其模块化设计不仅简化了系统开发流程，还优化了电气特性、热管理和电磁兼容性，大幅提高了设备的可靠性和安全性。同时，IPM通过减少电路板面积和元器件数量，支持更紧凑的设计，降低了系统复杂性和成本。凭借广泛的功率范围和优异的性能，IGBT IPM已成为从家用电器到工业设备领域的理想解决方案，展现出极大的应用潜力。

沟槽型IGBT：提升电能效率与可靠性的关键技术

沟槽型IGBT采用创新的垂直沟道结构，通过消除JFET效应和增加沟道密度，显著降低了导通压降并提高了开关效率。该器件在高压、大电流应用中具有广泛的优势，尤其在光伏逆变器、风力发电变流器及电动汽车中得到了广泛应用。然而，沟槽型IGBT也面临短路电流增大和击穿电压不稳定的挑战，需要精密的设计与制造工艺来确保其性能和可靠性。

ROHM开发出实现业界超低损耗和超高短路耐受能力的1200V IGBT

ROHM开发出实现业界超低损耗和超高短路耐受能力的1200V IGBT ~助力车载电动压缩机和工业设备逆变器等效率提升~

IGBT：性能叠满的三端器件

绝缘栅双极晶体管（Insulated-Gate Bipolar Transistor，简称IGBT）作为性能叠满的三端器件，包括了栅极、集电极和发射极。它结合了电力晶体管（Giant Transistor，GTR）和电力场效应晶体管（Power MOSFET）的优点，因其具备了广泛的应用领域和出色的性能特点而备受欢迎。