一、IGBT是什么時候發明的

IGBT全稱叫(jiao)絕緣(yuan)柵雙極(ji)型(xing)晶體管，是一種(zhong)復合型(xing)結構(gou)器件，它是20世紀80年代發(fa)(fa)明的，發(fa)(fa)明者是B?賈(jia)揚?巴(ba)利(li)加。

在20世紀5、60年代發展起(qi)來(lai)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)極(ji)性器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)，通(tong)態(tai)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)很(hen)小，電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)控制(zhi)、控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)等(deng)復(fu)雜且(qie)功耗大(da)。隨(sui)后發展起(qi)來(lai)的(de)(de)(de)(de)單(dan)(dan)極(ji)性器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)，通(tong)態(tai)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)很(hen)大(da)，電(dian)(dian)(dian)壓控制(zhi)、控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)簡(jian)單(dan)(dan)且(qie)功耗小。例(li)如功率雙(shuang)極(ji)晶體管技術的(de)(de)(de)(de)問題(ti)是(shi)(shi)厚P-基區減小電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)增益，小于10；驅動電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)貴而(er)復(fu)雜；保(bao)護的(de)(de)(de)(de)吸收電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)增加(jia)了額(e)外成(cheng)(cheng)本(ben)。而(er)功率MOSFET技術的(de)(de)(de)(de)問題(ti)是(shi)(shi)厚的(de)(de)(de)(de)N-漂移區增加(jia)了導(dao)通(tong)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)。這(zhe)兩類器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)都(dou)不(bu)能令人滿意，這(zhe)時(shi)業界(jie)就向往著有(you)一種新的(de)(de)(de)(de)功率器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)，能同(tong)時(shi)具有(you)簡(jian)單(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)開關控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)，以降低控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)功能與(yu)制(zhi)造成(cheng)(cheng)本(ben)，以及很(hen)低的(de)(de)(de)(de)通(tong)態(tai)電(dian)(dian)(dian)壓，以減少器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)自身(shen)的(de)(de)(de)(de)功耗。這(zhe)就是(shi)(shi)IGBT誕生的(de)(de)(de)(de)背景。

1980年(nian)(nian)前(qian)后，IGBT被B?賈(jia)揚?巴(ba)利加提出，到了(le)(le)1985年(nian)(nian)前(qian)后，第一(yi)款(kuan)高品質器件成功試制了(le)(le)樣品，并很(hen)快在照明(ming)、家電控制、醫療(liao)等(deng)產品中使(shi)用，經過幾十年(nian)(nian)的持續應用和不斷改進，IGBT現在已(yi)成為電子電力領域中最重要的功率開關器件之一(yi)。

二、IGBT發展到第幾代了

自20世紀80年代發展至今(jin)，IGBT 芯片經歷了7代技術及工藝(yi)的(de)升(sheng)級，但現在市(shi)場上應用比較廣泛的(de)還是第4代的(de)IGBT。

1、第一代：平面柵+穿通（PT）

出現時間：1988年。PT是最初代的(de)IGBT，使用(yong)重摻雜的(de)P+襯底作為起始(shi)層，在(zai)此之上依(yi)次生長N+buffer，N-base外延，最后(hou)在(zai)外延層表面形成元胞結構。工(gong)藝復雜，成本(ben)高，飽和(he)壓降呈負溫度系數，不利于并聯，在(zai)80年代后(hou)期逐(zhu)漸被NPT取代，目前(qian)IGBT產(chan)品已不使用(yong)PT技術。

2、第二代平面柵+非穿通（NPT）

出(chu)現(xian)時間：1997年。NPT與PT不同在(zai)于(yu)，它使用低摻雜的(de)(de)N-襯底(di)作為起始層，先在(zai)N-漂移區的(de)(de)正面做成(cheng)MOS結構，然后用研磨減(jian)薄工藝(yi)從(cong)背(bei)面減(jian)薄到IGBT電壓規格需(xu)要(yao)的(de)(de)厚(hou)(hou)度，再從(cong)背(bei)面用離子注入工藝(yi)形成(cheng)P+collector。在(zai)截(jie)止時電場(chang)沒有(you)貫(guan)穿N-漂移區，NPT不需(xu)要(yao)載流子壽命(ming)控制，但它的(de)(de)缺(que)點在(zai)于(yu)，如果需(xu)要(yao)更高的(de)(de)電壓阻(zu)斷能(neng)力，勢必需(xu)要(yao)電阻(zu)率更高且更厚(hou)(hou)的(de)(de)N-漂移層，這意(yi)味(wei)著飽和導通電壓Vce(sat)也會(hui)隨之上升，從(cong)而大幅增加器件的(de)(de)損耗與溫升。

3、第三代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出現(xian)時(shi)間(jian)：2001年。溝(gou)槽型IGBT中，電子溝(gou)道(dao)垂直于(yu)硅(gui)片表(biao)(biao)面，消(xiao)除(chu)了JFET結構，增(zeng)加了表(biao)(biao)面溝(gou)道(dao)密度(du)，提高近(jin)表(biao)(biao)面載(zai)流(liu)子濃度(du)，從而使(shi)性(xing)能更(geng)加優(you)(you)化(hua)。得益于(yu)場截止(zhi)以及溝(gou)槽型元胞，IGBT3的通態壓降更(geng)低，工作結溫125℃較2代(dai)沒有太大提升，開關性(xing)能優(you)(you)化(hua)。

4、第四代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出現(xian)時(shi)間：2007年。IGBT4是目前(qian)使用最廣泛的(de)(de)IGBT 芯片技(ji)術(shu)，電(dian)壓包含600V，1200V，1700V，電(dian)流從10A到(dao)3600A。4代(dai)較3代(dai)優化(hua)了背面(mian)結構，漂移區厚度(du)更薄，背面(mian)P發(fa)射極及Nbuffer的(de)(de)摻雜濃度(du)及發(fa)射效率都(dou)有優化(hua)。同時(shi)，最高(gao)允許工作(zuo)結溫(wen)從第(di)3代(dai)的(de)(de)125℃提高(gao)到(dao)了150℃增加(jia)了器(qi)件的(de)(de)輸出電(dian)流能力。

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使用厚銅(tong)代(dai)替了(le)鋁(lv)，銅(tong)的(de)通流能力(li)及熱(re)容都遠遠優于鋁(lv)，因此IGBT5允許更高的(de)工作結(jie)溫(wen)及輸(shu)出電流。同時芯(xin)片結(jie)構經過優化，芯(xin)片厚度(du)進一步減小(xiao)。

6、第六代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出現時間：2017年。6代是4代的(de)優(you)化，器件結構和IGBT4類似(si)，但是優(you)化了(le)背面P+注入，從而得到(dao)了(le)新的(de)折(zhe)衷(zhong)曲線(xian)。IGBT6目前只(zhi)在單管(guan)中(zhong)有應用(yong)。

7、第七代：微溝槽柵+場截止（MicroPatternTrench）

出現(xian)時間(jian)：2018年。IGBT7溝道(dao)密(mi)度更高(gao)(gao)，元胞間(jian)距(ju)也經過精心設計，并(bing)且優化了寄生(sheng)電容參(can)數，從而實(shi)現(xian)5kv/us下的最(zui)佳開(kai)關性(xing)能。IGBT7Vce（sat）相比IGBT4降低20%，可實(shi)現(xian)最(zui)高(gao)(gao)175℃的暫態工(gong)作(zuo)結溫。