一、IGBT是什么時候發明的

IGBT全稱叫絕緣柵雙極型晶體管，是一種復合(he)型結構器(qi)件，它是20世紀80年代(dai)發(fa)明(ming)的，發(fa)明(ming)者是B?賈揚?巴利(li)加。

在20世紀5、60年代發(fa)展(zhan)起來(lai)的(de)(de)(de)雙極性器(qi)(qi)件，通態電(dian)阻很(hen)小(xiao)(xiao)，電(dian)流控制(zhi)、控制(zhi)電(dian)路等復雜且功(gong)耗大。隨(sui)后發(fa)展(zhan)起來(lai)的(de)(de)(de)單極性器(qi)(qi)件，通態電(dian)阻很(hen)大，電(dian)壓(ya)(ya)控制(zhi)、控制(zhi)電(dian)路簡(jian)單且功(gong)耗小(xiao)(xiao)。例如功(gong)率(lv)雙極晶(jing)體管(guan)技(ji)術的(de)(de)(de)問題(ti)是厚P-基區減小(xiao)(xiao)電(dian)流增(zeng)益，小(xiao)(xiao)于10；驅動電(dian)路貴而(er)復雜；保(bao)護的(de)(de)(de)吸收(shou)電(dian)路增(zeng)加(jia)(jia)了額外成本。而(er)功(gong)率(lv)MOSFET技(ji)術的(de)(de)(de)問題(ti)是厚的(de)(de)(de)N-漂移區增(zeng)加(jia)(jia)了導(dao)通電(dian)阻。這兩類器(qi)(qi)件都不能(neng)令人滿意，這時業界就向往著有一種新(xin)的(de)(de)(de)功(gong)率(lv)器(qi)(qi)件，能(neng)同時具(ju)有簡(jian)單的(de)(de)(de)開關控制(zhi)電(dian)路，以降(jiang)低控制(zhi)電(dian)路功(gong)能(neng)與制(zhi)造成本，以及很(hen)低的(de)(de)(de)通態電(dian)壓(ya)(ya)，以減少器(qi)(qi)件自身的(de)(de)(de)功(gong)耗。這就是IGBT誕生的(de)(de)(de)背景。

1980年(nian)前后，IGBT被B?賈揚?巴利加提出(chu)，到了1985年(nian)前后，第(di)一款高品質(zhi)器件(jian)成功(gong)試制了樣品，并很快(kuai)在照明、家電(dian)控(kong)制、醫療等產(chan)品中使用(yong)，經(jing)過幾十年(nian)的(de)(de)持(chi)續應(ying)用(yong)和不斷改進，IGBT現在已(yi)成為(wei)電(dian)子電(dian)力領域中最重要的(de)(de)功(gong)率開關器件(jian)之一。

二、IGBT發展到第幾代了

自20世紀80年(nian)代發展(zhan)至(zhi)今(jin)，IGBT 芯片經歷了7代技術及工(gong)藝的升級，但現在(zai)市場(chang)上應用比較廣泛(fan)的還是第4代的IGBT。

1、第一代：平面柵+穿通（PT）

出現時間：1988年。PT是最初代的IGBT，使(shi)用重摻雜的P+襯(chen)底作為起(qi)始層(ceng)，在此之上依次生長(chang)N+buffer，N-base外(wai)延，最后在外(wai)延層(ceng)表面形成元(yuan)胞結構。工藝復雜，成本高(gao)，飽(bao)和壓(ya)降呈負溫度系數，不(bu)利(li)于并聯，在80年代后期逐漸被NPT取代，目前IGBT產品已不(bu)使(shi)用PT技術(shu)。

2、第二代平面柵+非穿通（NPT）

出現時間：1997年。NPT與(yu)PT不(bu)(bu)同在(zai)于，它使(shi)用低摻雜的(de)(de)N-襯底(di)作(zuo)為起始層(ceng)，先在(zai)N-漂移區的(de)(de)正(zheng)面做(zuo)成MOS結(jie)構，然后用研磨減(jian)(jian)薄工藝(yi)(yi)從(cong)背面減(jian)(jian)薄到IGBT電壓(ya)(ya)規(gui)格需(xu)(xu)要(yao)(yao)的(de)(de)厚度，再(zai)從(cong)背面用離(li)子(zi)注(zhu)入工藝(yi)(yi)形成P+collector。在(zai)截止時電場沒有(you)貫穿N-漂移區，NPT不(bu)(bu)需(xu)(xu)要(yao)(yao)載流(liu)子(zi)壽(shou)命(ming)控制，但它的(de)(de)缺(que)點(dian)在(zai)于，如果需(xu)(xu)要(yao)(yao)更(geng)(geng)高(gao)的(de)(de)電壓(ya)(ya)阻(zu)斷能力，勢必需(xu)(xu)要(yao)(yao)電阻(zu)率(lv)更(geng)(geng)高(gao)且更(geng)(geng)厚的(de)(de)N-漂移層(ceng)，這(zhe)意味著(zhu)飽和導通電壓(ya)(ya)Vce(sat)也(ye)會隨之(zhi)上(shang)升，從(cong)而大幅增(zeng)加器(qi)件的(de)(de)損耗與(yu)溫升。

3、第三代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出現時(shi)間：2001年。溝(gou)槽型IGBT中(zhong)，電(dian)子(zi)溝(gou)道(dao)垂直(zhi)于硅片(pian)表面(mian)，消除(chu)了JFET結構，增加(jia)了表面(mian)溝(gou)道(dao)密度，提高近表面(mian)載流子(zi)濃度，從而使性能更加(jia)優化。得益于場截止(zhi)以及溝(gou)槽型元胞，IGBT3的通態壓降更低，工作結溫125℃較(jiao)2代(dai)沒有(you)太大提升，開關性能優化。

4、第四代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出現時(shi)間：2007年。IGBT4是目(mu)前使用最(zui)廣泛的(de)(de)IGBT 芯片技術，電(dian)壓包含600V，1200V，1700V，電(dian)流從10A到(dao)3600A。4代較3代優(you)化(hua)了背面(mian)(mian)結構，漂(piao)移區厚(hou)度更薄，背面(mian)(mian)P發(fa)射極(ji)及(ji)Nbuffer的(de)(de)摻雜(za)濃度及(ji)發(fa)射效率都有優(you)化(hua)。同時(shi)，最(zui)高(gao)允許工作結溫從第3代的(de)(de)125℃提高(gao)到(dao)了150℃增加了器件的(de)(de)輸出電(dian)流能力(li)。

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(yong)厚銅代替了鋁(lv)，銅的通流能力及熱容都遠遠優于鋁(lv)，因(yin)此IGBT5允許更高的工作結(jie)(jie)溫及輸出電(dian)流。同時(shi)芯(xin)片結(jie)(jie)構(gou)經過(guo)優化，芯(xin)片厚度進一步減(jian)小。

6、第六代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出現時間：2017年。6代是(shi)4代的優化(hua)，器件(jian)結構和IGBT4類似(si)，但是(shi)優化(hua)了背面P+注入，從而(er)得到了新的折衷曲線(xian)。IGBT6目(mu)前只在(zai)單管中有應用。

7、第七代：微溝槽柵+場截止（MicroPatternTrench）

出現(xian)時間：2018年(nian)。IGBT7溝道密度更高，元胞間距也(ye)經過精心設計，并(bing)且優化了寄生電容參(can)數，從而(er)實現(xian)5kv/us下的最(zui)佳開關性能。IGBT7Vce（sat）相比IGBT4降低20%，可實現(xian)最(zui)高175℃的暫態工(gong)作結溫。