一、IGBT是什么時候發明的

IGBT全(quan)稱叫絕緣(yuan)柵雙極型(xing)晶體管，是(shi)一種復合型(xing)結構器件，它是(shi)20世紀80年代發(fa)明的，發(fa)明者是(shi)B?賈揚(yang)?巴(ba)利(li)加(jia)。

在20世紀5、60年代(dai)發展起(qi)來的(de)雙(shuang)極(ji)性(xing)器(qi)件，通(tong)態電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)很小(xiao)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流控制(zhi)、控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)等復雜且(qie)(qie)功(gong)耗(hao)大。隨后(hou)發展起(qi)來的(de)單(dan)極(ji)性(xing)器(qi)件，通(tong)態電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)很大，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓控制(zhi)、控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)簡(jian)單(dan)且(qie)(qie)功(gong)耗(hao)小(xiao)。例(li)如(ru)功(gong)率(lv)雙(shuang)極(ji)晶體(ti)管技(ji)術的(de)問(wen)題是厚P-基(ji)區減小(xiao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流增(zeng)益，小(xiao)于10；驅動電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)貴而復雜；保護的(de)吸收電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)增(zeng)加(jia)了額外(wai)成本。而功(gong)率(lv)MOSFET技(ji)術的(de)問(wen)題是厚的(de)N-漂移區增(zeng)加(jia)了導通(tong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)。這兩(liang)類器(qi)件都不(bu)能令人滿意，這時(shi)業界(jie)就(jiu)向(xiang)往(wang)著(zhu)有一種(zhong)新的(de)功(gong)率(lv)器(qi)件，能同時(shi)具有簡(jian)單(dan)的(de)開(kai)關控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)，以(yi)降低(di)控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)功(gong)能與制(zhi)造成本，以(yi)及很低(di)的(de)通(tong)態電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓，以(yi)減少(shao)器(qi)件自身的(de)功(gong)耗(hao)。這就(jiu)是IGBT誕生的(de)背景。

1980年前后(hou)，IGBT被B?賈揚?巴(ba)利加提(ti)出，到了1985年前后(hou)，第一(yi)款高品(pin)質(zhi)器件成功(gong)(gong)試制了樣品(pin)，并很(hen)快(kuai)在照(zhao)明、家電控制、醫療等產(chan)品(pin)中使用，經過幾十年的持續應用和不斷改進(jin)，IGBT現在已成為電子電力領域中最重要的功(gong)(gong)率開關器件之一(yi)。

二、IGBT發展到第幾代了

自20世紀80年代(dai)發展至今，IGBT 芯片經歷了7代(dai)技(ji)術及工藝的升(sheng)級(ji)，但現在市場上應用比較廣(guang)泛的還是第4代(dai)的IGBT。

1、第一代：平面柵+穿通（PT）

出現時間：1988年。PT是最初代(dai)的(de)IGBT，使用(yong)重摻雜的(de)P+襯底作為(wei)起始(shi)層，在(zai)此(ci)之上依次生長N+buffer，N-base外延，最后(hou)在(zai)外延層表面形成(cheng)元胞(bao)結構。工藝復雜，成(cheng)本高，飽和壓降(jiang)呈(cheng)負溫度(du)系數，不利于并聯，在(zai)80年代(dai)后(hou)期逐(zhu)漸被NPT取代(dai)，目前IGBT產品已不使用(yong)PT技(ji)術。

2、第二代平面柵+非穿通（NPT）

出現時間：1997年。NPT與PT不同在(zai)于(yu)，它使用低摻雜的N-襯底作為(wei)起(qi)始層，先在(zai)N-漂移區的正面(mian)做成MOS結(jie)構，然(ran)后(hou)用研磨減薄工(gong)藝(yi)從(cong)背(bei)面(mian)減薄到IGBT電壓規格需要(yao)(yao)的厚度，再(zai)從(cong)背(bei)面(mian)用離子(zi)注(zhu)入工(gong)藝(yi)形成P+collector。在(zai)截止時電場沒有(you)貫穿N-漂移區，NPT不需要(yao)(yao)載流子(zi)壽命控制(zhi)，但它的缺點在(zai)于(yu)，如果需要(yao)(yao)更高的電壓阻斷能力，勢必(bi)需要(yao)(yao)電阻率更高且更厚的N-漂移層，這意(yi)味(wei)著飽和導通(tong)電壓Vce(sat)也會隨之(zhi)上升，從(cong)而(er)大幅增加器件的損耗與溫升。

3、第三代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出現時間：2001年。溝(gou)槽(cao)型IGBT中(zhong)，電子溝(gou)道垂直于硅片表面，消除了JFET結(jie)構，增加了表面溝(gou)道密(mi)度(du)，提高(gao)近表面載流子濃度(du)，從(cong)而使性能更加優化。得益(yi)于場截止(zhi)以及溝(gou)槽(cao)型元胞，IGBT3的通(tong)態壓降更低，工作結(jie)溫125℃較2代沒(mei)有太大提升(sheng)，開關性能優化。

4、第四代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出(chu)現時間：2007年。IGBT4是目前使用最(zui)廣(guang)泛的IGBT 芯片技(ji)術(shu)，電(dian)(dian)壓包含600V，1200V，1700V，電(dian)(dian)流(liu)從(cong)10A到(dao)3600A。4代較3代優化了(le)背面(mian)結(jie)構，漂移區厚度(du)更薄(bo)，背面(mian)P發(fa)射(she)極及(ji)Nbuffer的摻雜濃度(du)及(ji)發(fa)射(she)效率都有優化。同時，最(zui)高允許(xu)工作結(jie)溫從(cong)第3代的125℃提(ti)高到(dao)了(le)150℃增(zeng)加了(le)器(qi)件的輸出(chu)電(dian)(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(shi)用厚銅(tong)代(dai)替了鋁，銅(tong)的通(tong)流能力(li)及熱容(rong)都遠遠優于鋁，因此IGBT5允許(xu)更高的工作結溫及輸(shu)出電流。同時(shi)芯片結構經(jing)過優化(hua)，芯片厚度進一步減小。

6、第六代：溝槽柵+場截止（Trench+FS）

出(chu)現時間：2017年。6代是4代的(de)優化，器件結(jie)構和IGBT4類似，但是優化了背面P+注入，從(cong)而得到了新(xin)的(de)折衷曲線。IGBT6目前只在單管中有應用。

7、第七代：微溝槽柵+場截止（MicroPatternTrench）

出(chu)現(xian)時間：2018年。IGBT7溝道(dao)密(mi)度(du)更高，元胞間距也經(jing)過精心設計，并且優(you)化了寄生電容參(can)數，從而實現(xian)5kv/us下的最佳開關性能。IGBT7Vce（sat）相比IGBT4降低(di)20%，可實現(xian)最高175℃的暫態工(gong)作結溫。