IGBT技术的发展历程

与晶闸管一样，IGBT可以作为一种电力电子平台器件，即在其上可衍生出多种类型的器件，以适应不同的应用领域需求。

1.高电压、低压降型的IEGT

“注入增强栅”的IGBT（Injection Enhanced Gate Transistor，简称IEGT），融合了IGBT和GTO器件的优点。在通态时相当于PIN二极管，开关特性相当于IGBT。

图3-102是IEGT的结构示意图。它利用促进电子注入效应，控制积蓄在I层的载流子数量，从P发射区注入的空穴在整个N基区被挤到两窄槽间的N沟道区，通过连接阴极电极的P层流出。这一路途阻抗高，N基区附近易于滞留空穴。此时的电子通过槽臂部分沟道进入N基区，以满足电中性条件。大量进入到N基区的电子调制了该区电导，使远离集电极一侧的基区也有着较高浓度的过剩载流子分布，从而进一步降低了通态压降，图3-102中也表示了IGBT和IEGT过剩载流子分布的对比情况。

图3-102 IEGT的结构示意图

2.逆导型IGBT

将快恢复续流二极管反并联到IGBT上，用于大功率逆变和斩波，就具备了逆导功能。将二极管集成到IGBT芯片中（而不是通过外部加分立元件），就形成了逆导型IGBT，图3-103表示了其结构示意图。(www.xing528.com)

3.高频型IGBT

普通IGBT一般工作在5～20kHz下。当开关频率在100～300kHz时，习惯用功率MOSFET作开关器件，但当耐压达到300V以上时，IGBT比功率MOSFET的工作电流密度高得多。功率增大时，需多只MOSFET并联使用，成本较高。所以现在有公司开发150（硬开关）～300kHz（软开关）的IGBT，工作电压600～1200V，可使成本大大降低、外形明显减小。不过如何处理IGBT比功率MOSFET多出来的“拖尾”电流问题，仍在改进。

图3-103 逆导型IGBT的结构示意图

4.双向型IGBT

20世纪中期，“交—直—交”的变换（即“整流器—直流环节—逆变器”的组合）成为电力电子应用的主流模式。但在实践中发现，中间直流环节带来了谐波治理和功率因数校正的问题，且制约装置的工作寿命。所以20世纪80年代末，人们就探讨“交—交”矩阵式变换的可行性，十几年来取得了不小的进展。但实用化还存在不少问题，其中之一就是开关器件数量太多。“交—交”矩阵式拓扑需要在输入三相与输出三相共9个节点中各放置一对反并联的开关器件（如IGBT），共用18个开关。如果能开发出双向IGBT，那么器件用量可以减半。在20世纪90年代末，双向IGBT的开发已经起步，它和“交—交”矩阵式变换器相辅相成，可能发展成21世纪电力电子变换的主流产品。