电子注入增强栅晶体管（IEGT）的优化设计

IEGT（Injection Enhanced Gate Transistor）是一种高耐压的、能控制大电流的IGBT系列电力电子器件，通过在门极采取电子增强注入技术实现了低通态电压，同时具有和IGBT相同的电压驱动特性，使大容量电力电子器件取得了飞跃性的发展。IEGT兼有IGBT和GTO两者的优点：有较低的饱和压降和门极驱动功率、安全工作区较宽、工作频率高。

1.5.4.1 IEGT的工作原理

图1-45 IEGT结构剖面

图1-45所示是IEGT的结构剖图。它为沟槽型结构，当集电极-发射极，门极-发射极均正偏时，电子、空穴电流的流动如图中箭头所示。此时空穴从集电极出发通过P层，由于P层对空穴不构成障碍，因此空穴可以较容易地进入到N层区，而N层区的横向阻抗很高，使得空穴受到限制；与此同时，由于门极-发射极正偏，在发射极区的P区内出现较小的反向势垒N区，N区对电子流无阻碍作用，使得电子流能够沿着沟槽门极穿过P区进入到N层。由于沟槽门极的特殊设计，通过N层的空穴大部分堆积在门极表面，只有极少数通过P层进入到发射极。门极侧的空穴堆积层对穿过P层的电子流有中和作用，使发射极的电子流越来越多地涌向N层；最终，使N层中靠近发射极侧积蓄了高浓度的载流子，如图1-45所示。IEGT的载流子在N层两侧的浓度较高，正是因为IEGT特殊的电子注入增强效应所致。

采用适当的MOS栅结构，在促进电子注入效应增大时，从沟道注入N层的电子电流也相应增加。如果采用沟槽型结构，则沟槽的迁移率增大。该槽槽越深，促进电子注入的效果就越显著。而对于IEGT，由于有促进电子的注入效应，载流子浓度比一般的IGBT高很多，性能有较大改进，载流子浓度增加可以降低导通压降，最终使IEGT的通态电压呈现较低的值，而与普通晶闸管相似。IEGT具有同高速导通晶闸管同样的MOS结构，又具有IGBT的导通能力，作为脉冲功率器件受到人们重视。目前该器件已达到4.5kV/1.5kA的水平。

1.5.4.2 IEGT的参数

1.集-射极最大额定电压U_CES 是指门极到发射极短路时，器件集电极到发射极能承受的最大直流电压。

2.门-射极最大额定电压U_GES 是指集电极到发射极短路时，器件栅极能承受的最大电压，一般其绝对值在20V以内。

3.集-射极通态电压U_CE（sat） 是指在额定集电极电流、规定的结温下，集电极到发射极的电压。(www.xing528.com)

4.门-射极关断电压U_GE（off） 是指在门-射极电压U_GE最低的情况下，不使IEGT导通的电压。

5.集电极电流I_C 是指在额定的结温条件下，集电极可连续工作而不造成IEGT损坏的最大直流电流值。

6.集电极峰值电流I_CP 是指在额定的结温、规定的脉冲宽度下，集电极能承受的最大脉冲峰值电流。

7.门极漏电流I_GES 是指对应集-射极短路，U_GE=±20V时，集电极的电流。

8.集电极关断电流I_CES 是指门极到发射极短路，集-射极电压为U_CES时，集电极的电流。

9.最高结温t_J（max） 是指IEGT可正常使用而不损害时，所允许的内部PN结最高温度。

10.导通损耗E_on 是指IEGT从关断到导通的全过程中总的能量损耗，其最终的集电极电流为器件的额定电流。

11.关断损耗E_off 是指IEGT从导通到关断的全过程中总的能量损耗，其最终的集电极电流为器件的额定电流。

目前IEGT的应用前景一片大好，在很多领域有取代GTO、IGCT、IGBT，成为主流器件的趋势。