一、IGBT是什么時候發明的

IGBT全稱(cheng)叫(jiao)絕緣柵雙極(ji)型(xing)晶體管，是一種復合型(xing)結構器件，它是20世紀80年代發明的(de)，發明者(zhe)是B?賈揚?巴利加。

在20世紀5、60年代發展起(qi)來的(de)雙極性(xing)器(qi)件(jian)，通態電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)很小(xiao)，電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)控(kong)(kong)制、控(kong)(kong)制電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)等復(fu)雜(za)且功(gong)(gong)(gong)(gong)耗(hao)大。隨后發展起(qi)來的(de)單(dan)極性(xing)器(qi)件(jian)，通態電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)很大，電(dian)(dian)(dian)(dian)壓控(kong)(kong)制、控(kong)(kong)制電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)簡單(dan)且功(gong)(gong)(gong)(gong)耗(hao)小(xiao)。例如功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)雙極晶體管技(ji)術的(de)問(wen)題是(shi)厚(hou)P-基(ji)區減小(xiao)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)增益，小(xiao)于(yu)10；驅動電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)貴(gui)而復(fu)雜(za)；保(bao)護的(de)吸收電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)增加了額(e)外成(cheng)本(ben)。而功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)MOSFET技(ji)術的(de)問(wen)題是(shi)厚(hou)的(de)N-漂移區增加了導通電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)。這兩類器(qi)件(jian)都不能(neng)令(ling)人滿意，這時(shi)業界就向往著有一種新的(de)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)器(qi)件(jian)，能(neng)同時(shi)具(ju)有簡單(dan)的(de)開(kai)關控(kong)(kong)制電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)，以降低控(kong)(kong)制電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)功(gong)(gong)(gong)(gong)能(neng)與制造成(cheng)本(ben)，以及很低的(de)通態電(dian)(dian)(dian)(dian)壓，以減少(shao)器(qi)件(jian)自身(shen)的(de)功(gong)(gong)(gong)(gong)耗(hao)。這就是(shi)IGBT誕生(sheng)的(de)背(bei)景。

1980年(nian)前后，IGBT被B?賈揚?巴利加提出，到了1985年(nian)前后，第一款高品質器件成(cheng)功(gong)試制了樣(yang)品，并(bing)很快在(zai)照明、家電控制、醫療(liao)等產品中使用，經過幾十年(nian)的持續應(ying)用和不斷改進，IGBT現在(zai)已(yi)成(cheng)為電子(zi)電力領域中最重要的功(gong)率開關器件之一。

二、IGBT發展到第幾代了

自20世紀(ji)80年代發(fa)展至(zhi)今，IGBT 芯片經歷(li)了(le)7代技(ji)術及工藝的升級，但現在(zai)市場上應用比較廣泛(fan)的還是第(di)4代的IGBT。

1、第一代：平面柵+穿通（PT）

出現(xian)時間：1988年。PT是最初代的IGBT，使(shi)用重(zhong)摻雜的P+襯底作為起始層(ceng)，在(zai)此之上依次生長N+buffer，N-base外延(yan)，最后在(zai)外延(yan)層(ceng)表面形成元胞結構。工藝復雜，成本高，飽和壓(ya)降呈負(fu)溫(wen)度系數，不利于并聯(lian)，在(zai)80年代后期(qi)逐漸被NPT取代，目前IGBT產(chan)品已不使(shi)用PT技術。

2、第二代平面柵+非穿通（NPT）

出現時(shi)間：1997年(nian)。NPT與PT不同(tong)在(zai)于，它(ta)使(shi)用低(di)摻(chan)雜(za)的(de)(de)(de)N-襯底(di)作(zuo)為起(qi)始(shi)層，先在(zai)N-漂(piao)(piao)移(yi)區的(de)(de)(de)正面(mian)(mian)做成MOS結構，然后用研磨減薄(bo)工(gong)藝從背面(mian)(mian)減薄(bo)到IGBT電壓(ya)規格需(xu)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)厚度，再從背面(mian)(mian)用離子注入工(gong)藝形成P+collector。在(zai)截止時(shi)電場沒(mei)有貫穿N-漂(piao)(piao)移(yi)區，NPT不需(xu)要(yao)(yao)載(zai)流子壽(shou)命(ming)控制，但它(ta)的(de)(de)(de)缺點在(zai)于，如果需(xu)要(yao)(yao)更高的(de)(de)(de)電壓(ya)阻斷能力，勢必(bi)需(xu)要(yao)(yao)電阻率更高且(qie)更厚的(de)(de)(de)N-漂(piao)(piao)移(yi)層，這(zhe)意味著飽和導通電壓(ya)Vce(sat)也會(hui)隨之上(shang)升，從而大(da)幅增加器件的(de)(de)(de)損耗(hao)與溫升。

3、第三代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出現時(shi)間：2001年。溝槽(cao)型IGBT中，電子(zi)溝道垂直于硅(gui)片(pian)表面(mian)，消除(chu)了(le)JFET結構(gou)，增加了(le)表面(mian)溝道密(mi)度(du)，提高近表面(mian)載流子(zi)濃度(du)，從而(er)使性(xing)能(neng)(neng)更加優(you)化。得益(yi)于場截止以及(ji)溝槽(cao)型元胞，IGBT3的通態壓降更低(di)，工作結溫125℃較(jiao)2代沒(mei)有太大提升，開關性(xing)能(neng)(neng)優(you)化。

4、第四代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出現時間：2007年。IGBT4是(shi)目前使用最(zui)廣泛的(de)IGBT 芯片技術，電(dian)壓包含600V，1200V，1700V，電(dian)流(liu)從10A到3600A。4代較3代優(you)化(hua)(hua)了(le)背面結(jie)構，漂移區厚度更薄，背面P發射極及(ji)(ji)Nbuffer的(de)摻雜濃度及(ji)(ji)發射效率都有優(you)化(hua)(hua)。同時，最(zui)高允(yun)許工作結(jie)溫(wen)從第3代的(de)125℃提高到了(le)150℃增加了(le)器(qi)件的(de)輸出電(dian)流(liu)能(neng)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(hou)銅(tong)(tong)代替了鋁，銅(tong)(tong)的通流(liu)能力及(ji)熱容都遠(yuan)(yuan)遠(yuan)(yuan)優于鋁，因(yin)此IGBT5允許更(geng)高的工作結(jie)溫及(ji)輸出電流(liu)。同時(shi)芯片(pian)結(jie)構(gou)經(jing)過優化，芯片(pian)厚(hou)度進一步減小。

6、第六代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出(chu)現時間(jian)：2017年。6代是(shi)4代的優化，器件結構和IGBT4類(lei)似，但是(shi)優化了(le)(le)背面(mian)P+注(zhu)入，從而得到了(le)(le)新的折衷曲線。IGBT6目前只在單(dan)管中有應用(yong)。

7、第七代：微溝槽柵+場截止（MicroPatternTrench）

出現(xian)時間：2018年。IGBT7溝道密度更高(gao)(gao)，元胞(bao)間距也經過精心設計，并且(qie)優化了(le)寄生電(dian)容參數，從而(er)實(shi)(shi)現(xian)5kv/us下的(de)最佳開(kai)關性能。IGBT7Vce（sat）相比IGBT4降低20%，可實(shi)(shi)現(xian)最高(gao)(gao)175℃的(de)暫態(tai)工作(zuo)結溫(wen)。