IGBT结构及工作原理解析

IGBT（绝缘栅双极晶体管）是由BJT（双极型晶体管）和MOSFET（绝缘栅型场效应晶体管）组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件，既具有MOSFET的输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高的优点，又具有双极型功率晶体管的电流密度大、饱和压降低、电流处理能力强的优点。

IGBT既具有功率MOSFET的高速开关及电压驱动特性，又具有双极型晶体管的低饱和电压特性及易实现较大电流的能力，是近年来电力电子领域中最令人注目及发展最快的一种器件。

IGBT是将功率MOSFET和GTR集成在一个芯片上的复合电力电子器件。功率MOSFET是单极型电压驱动器件，它具有工作速度快，输入阻抗高，热稳定性好以及驱动电路简单等特点，但它导通电阻较大，电流容量也较低，而GTR是双极型电流驱动器件，其阻断电压高，载流能力强，但工作速度较慢，驱动电流大、控制电路较复杂。这两类器件的缺点限制了它们的发展。目前，出现许多新型复合器件，如MOS双极复合晶体管，MOS双极复合晶闸管，这些新型电力电子复合器件，集合了单极和双极型器件各自的优点。

功率MOSFET由于实现一个较高的击穿电压V_DSS需要一个源漏通道，而这个通道却具有很高的电阻率，因而造成功率MOSFET具有R_DS（on）数值高的特征，IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。虽然，最新一代功率MOSFET器件大幅度改进了R_DS（on）特性，但是在高电平时，功率导通损耗仍然要比IGBT高出很多。IGBT较低的压降，转换成一个低V_CE（sat）特性，IGBT的结构与同一个标准双极型器件相比，可支持更高电流密度，并简化IG-BT驱动器的电路。IGBT发展得很快，这种复合器件属于晶体管类，它既可以作为开关用，也可以作为放大器件用。它具有良好的特性，很适合在中频电源领域的应用。

IGBT是少子器件，它不但具有非常好的导通特性，而且还具有功率MOSFET的许多特性，如容易驱动，安全工作区宽，峰值电流大，坚固耐用等。一般来说，IGBT的开关速度低于功率MOSET，但是IR公司新系列IGBT的开关特性非常接近功率MOSFET，而且导通特性也不受工作电压的影响。由于IGBT内部不存在反向二极管，应用中可以灵活地选用外接恢复二极管，这个特性是优点还是缺点，应根据工作频率、二极管的价格和电流容量等参数来衡量。

1.IGBT的结构

IGBT在结构上类似于MOSFET，其不同点在于IGBT是在N沟道功率MOSFET的N⁺基板（漏极）上增加了一个P⁺基板（IGBT的集电极），形成PN结J₁，并由此引出漏极，栅极和源极则完全与MOSFET相似。如图2-1所示。正是由于IGBT是在N沟道MOSFET的N⁺基板上加一层P⁺基板，形成了四层结构，由PNP-NPN型晶体管构成IGBT。但是，NPN型晶体管和发射极由于铝电极短路，设计时尽可能地使NPN型晶体管不起作用。所以说，IGBT的基本工作与NPN型晶体管无关，可以认为是将N沟道MOSFET作为输入极，PNP型晶体管作为输出极的单向达林顿管。

图2-1 IGBT的结构图

N⁺区称为源区，附于其上的电极称为源极。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极，沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源极之间的P型区（包括P⁺和P^-区，沟道在该区域形成），称为亚沟道区（sub channel region）。而在漏区另一侧的P⁺区称为漏注入（drain injector）区，它是IGBT特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极型晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。为了兼顾长期以来人们的习惯，IEC规定：源极引出的电极端子（含电极端）称为发射极端（子），漏极引出的电极端（子）称为集电极端（子），栅极引出的电极端（子）称为栅极端（子）。

IGBT在一个正向的驱动电压作用下，一块P导通型的硅材料会形成一个导电沟道。这时，导电的载流子为电子（多子）。在驱动电压消失后，该器件处于截止状态（自截止）。IGBT在大多数情况下采用垂直式结构，栅极和发射极均位于芯片上表面，而芯片底面则构成了集电极。负载电流在沟道之外垂直通过芯片。IGBT具有平面式栅极结构，也就是说，在导通状态下，导电沟道是横向的（水平的）。

平面栅极（在现代高密度晶体管中发展为双重扩散栅极）仍是目前IGBT中占统治地位的栅极结构，平面式结构的IGBT是从微电子技术移植而来的，其集电极由P+井区构成，位于芯片表面。负载电流水平地流经芯片。借助于一个氧化层，N区可以与衬底相互隔离，从而有可能将多个相互绝缘的IGBT与其他器件一起集成于一个芯片上。

由于平面式晶体管的电流密度仅能达到垂直式结构的30%，因而明显地需要更多的安装面积，所以平面式晶体管主要被用在复杂的单芯片电路中。从构造上来看，IGBT由众多的硅微单元组成，每1cm²芯片上的单元数可达1×10⁵个（高耐压IGBT）。

N^-区在截止状态下构成空间电荷区，P导通井区被植入其内，它在边缘地带的掺杂浓度较低的P^-，而在中心地带则为较高的P⁺。在这些井区里存在着层状的N⁺型硅，它与发射极端的金属铝表面相连。在这些N⁺区上，先是植入一层薄的SiO₂绝缘层，然后再形成控制区（栅极），例如采用N⁺型多晶硅材料。

当一个足够高的正向驱动电压被加在栅极和发射极之间时，在栅极下面的P区将会形成一个反型层，即N导通沟道。经由这个通道，电子可以从发射极流向N^-漂移区，直至N^-区为止，在IGBT的N区下有一个P⁺导通区，它通向集电极。流经N^-漂移区的电子在进入P^+区时，会导致正电荷载流子（空穴）由P⁺区注入N^-区。这些被注入的空穴既从漂移区流向发射极端的P区，也经由MOS沟道及N井区横向流入发射极。因此，在N^-漂移区内，构成主电流（集电极电流）的载流子出现了过盈现象。这一载流子的增强效应导致了空间电荷区的缩小以及集电极、发射极之间的电压降低。

IGBT需在集电极端加上PN结的开启电压，但对于高截止电压的IGBT器件来说（从大约400V起），因为高阻的N^-区出现了少子增强效应，所以器件的导通压降仍比功率MOS-FET要低。这样，在相同的芯片面积上，IGBT可以设计的电流比功率MOSFET更大。

IGBT在关断期间和随后产生的集电极电压的上升过程中，还来不及被释放的大部分存储在P区上的电荷Q_S必须在N^-区内被再复合。Q_S在负载电流较小时几乎呈线性增长，而在额定电流以及过电流区域则由以下指数关系所决定：

Q_S=f（I^0.8～1） （2-1）

当电流小于额定电流时：

Q_S=（I^0.5） （2-2）

当电流等于或大于额定电流时：

由于存储电荷的增强与耗散引发了开关损耗、延迟时间（存储时间）以及在关断时还会引发集电极拖尾电流。目前，除了非穿通结构的IBGT之外，穿通型结构（PT Punch Through）的IGBT也得到了应用。最初的IGBT就是基于穿通型结构的。两种结构的基本区别是在PT型IGBT的N^-和P⁺区之间存在一个高扩散浓度的N+层（缓冲层）。另外，两者的制造工艺也不同。在PT型IGBT中，N⁺和N^-层一般是在一块P型基片上外延生长而成。而NPT型IGBT的基本材料是一块弱扩散的N型薄硅片，在其背面植入了集电极端的P⁺区。两种IGBT的顶部结构相同，均为平面式的MOS控制区。图2-2所示为两种IGBT的结构及其正向截止状态下的电场强度分布。

半导体器件承受电流的能力受热约束或者增益（跨导）的限制，当电流超过热能力后，IGBT的跨导达到最大值，而在芯片面积相同的双极型晶体管中，当电流在工作范围以内时，双极型晶体管的增益将大大降低，IGBT也与功率MOSFET一样是无“增益限制”的。

当电流非常大时，IGBT的跨导减小，如在短路状态下，随着温度升高，跨导进一步减小，这样，可保护IGBT。当栅极电压为15V时，在短路状态下，IR公司标准IGBT的电流密度可达10～20A/mm²。如此高的跨导，使IGBT具有非常好的开关特性和导通特性。

图2-2 IGBT的结构及其正向截止状态下的电场强度分布

a）PT型IGBT b）NPT型IGBT

PT型IGBT在正向截止状态下，空间电荷区覆盖了整个N^-区，为了使生长层即使在高截止电压下还是尽可能的薄，在N^-漂移区的结尾处，其电场强度需要用高扩散浓度的N⁺缓冲层来减弱。

反之，对于NPT型IGBT的N^-漂移区具有足够的厚度，以至于可以吸收在正向截止状态下最大截止电压的场强。因此，在允许的工作范围内，电场延伸至整个N^-区之外的现象（穿通）是不会发生的。

IGBT的等效电路如图2-3所示。图2-3中所示的寄生电容和电阻的产生和性质及符号见表2-1。

图2-3 IGBT（NPT结构）的单元及其主要寄生组件

a）单元结构内的寄生组件 b）带有寄生组件的等效电路

表2-1 IGBT的寄生电容及电阻

图2-3所示的IGBT等效电路是有一只理想功率MOSFET和一个寄生NPN型晶体管，即N⁺发射区（发射极）、P⁺阱区（基极）、N漂移区（集电极）。在这个寄生结构里，位于发射极之下的P⁺阱区的电阻被视为基极、发射极电阻R_W。此外，由P⁺集电极区（发射极）、N^-漂移区（基极）、P⁺阱区（集电极）区域组合构成了一个PNP型晶体管。这个PNP型晶体管与上面的NPN型晶体管一起构成了一个晶闸管结构。这一寄生晶闸管的锁定效应（Latch up）可能会出现于导通状态（前提是某临界电流密度被超过，该临界值随芯片温度的增加而减小），也可以在关断时发生（动态锁定，由比通态运行时更高的空穴电流所引起）。关断时发生锁定效应的条件满足下式：

M（α_PNP+α_NPN）=1 （2-4）

式中，M为乘法系数；α_PNP、α_NPN=α_Tγ_E，为单只晶体管的共基极电流增益；α_T为基极传输系数，γ_E为发射极效率。

锁定的出现会导致IGBT失控，直至损坏。对于现代的IGBT，可以在所有允许的静态和动态运行条件下有效地防止锁定效应出现。例如，通过合理的设计，在关断时动态锁定所需的电流密度可达额定电流的15倍。为此，通过减小晶体管的基极、发射极电阻，使在任何允许的运行状态下，都不可能达到该NPN型晶体管的基极、发射极二极管的开启电压。减小晶体管的基极、发射极电阻的措施是：

1）增强N发射极下P⁺阱区的扩散浓度。

2）缩短N发射极的尺寸。

此外，通过调节PNP型晶体管的电流放大倍数，使其空穴电流（NPN型晶体管的基极电流）被维持得尽可能小。当然，在这里需要兼顾开关特性、耐冲击性，以及通态特性，达到一个较好的折衷，这一折衷方案在PT型和NPT型IGBT中有着不同的实现方式。(www.xing528.com)

在PT型IGBT中，从P⁺区到N^-漂移区的空穴注入效率（发射极效率）很高，原因是它的衬底相对来说较厚。它的PNP电流放大系数只能通过调节基极传输系数（N^-漂移区，N⁺缓冲区）来降低。为此，N区的载流子寿命可以通过附加的再复合中心（如采用金元素扩散或电子辐射工艺）来降低。其空穴电流约占总电流的40%～45%。NPT型IGBT则与之不同，其集电极端的P发射极区是通过植入方式而形成的，明显地薄于PT型IGBT的衬底。因此，在生产硅片时，扩散浓度在材料上的分布可以很容易地被精确调节。这一极薄的P⁺层保证了PNP型晶体管的发射极效率较低（γ_E=0.5），以至于再也没有必要采用降低载流子寿命的方法来减小基极的传输系数。其空穴电流约占总电流的20%～25%。同PT型IG_- BT相比，NPT型IGBT的发射极效率较小，载流子寿命较长，且参数可以被更精确地控制。为此NPT型IGBT具有以下优点：

1）正向导通电压具有正温度系数（并联时自动地静态均流）。

2）关断时的拖尾电流较小，但部分情况下开关时间较长，在T_j=125℃时关断损耗较低，在硬关断时开关时间较短以及开关损耗较低。

3）开关时间与开关损耗（在T_j=125℃时）以及拖尾电流对温度的依赖性明显较低。

4）在过载时对电流的限制作用较好，因而具有较高的过载能力。

NPT型IGBT与PT型IGBT所采用的外延生长式衬底相比，作为NPT型IGBT基本材料的同质N^-基片的生产更容易一些，前提是要具备处理极薄硅片的能力。

2.IGBT的工作原理

N沟道的IGBT工作是通过栅极—发射极间加阀值电压V_TH以上的（正）电压，在栅极电极正下方的P层上形成反型层（沟道），开始从发射极电极下的N^-层注入电子。该电子为PNP型晶体管的少数载流子，从集电极衬底P⁺层开始流入空穴，进行电导率调制（双极工作），所以可以降低集电极-发射极间饱和电压。工作时的等效电路如图2-4a所示，IG-BT的符号如图2-4b所示。在发射极电极侧形成NPN型寄生晶体管。若NPN型寄生晶体管工作，又变成P⁺N^-PN⁺型晶闸管。电流继续流动，直到输出侧停止供给电流。通过输出信号已不能进行控制，一般将这种状态称为闭锁状态。

为了抑制NPN型寄生晶体管的工作，IGBT采用尽量缩小PNP型晶体管的电流放大系数α作为解决闭锁的措施。具体来说，PNP型晶体管的电流放大系数α设计为0.5以下，IGBT的闭锁电流I_L为额定电流（直流）的3倍以上。

图2-4 简化等效电路和电气图形符号

a）简化等效电路 b）电气图形符号

正是由于IGBT是在N沟道功率MOSFET的N+基板上加一层P+基板，形成了四层结构，由PNP-NPN型晶体管构成IGBT。设计时尽可能使NPN管不起作用。采取这样的结构可在N^-层作电导率调制，提高电流密度。这是因为从P⁺基板经过N⁺层向高电阻的N-层注入少量载流子的结果。

IGBT的理想等效电路是对PNP双极型晶体管和功率MOSFET进行达林顿连接后形成的单片型Bi-MOS晶体管。因此，在栅极-发射极之间外加正电压使功率MOSFET导通时，PNP型晶体管的基极-集电极间就连接上了低电阻，从而使PNP型晶体管处于导通状态。此后，使栅极-发射极之间的电压为0V时，首先功率MOSFET处于断路状态，PNP型晶体管的基极电流被切断，从而处于断路状态。如上所述，IGBT和功率MOSFET一样，开通和关断是由栅极电压来控制的。当栅极加正电压时，MOSFET内形成沟道，并为PNP型晶体管提供基极电流，从而使IGBT导通，此时，从P⁺区注到N^-区进行电导调制，减少N^-区的电阻R_dr值，使高耐压的IGBT也具有低的通态压降。在栅极上加负电压时，MOSFET内的沟道消失，PNP型晶体管的基极电流被切断，IGBT即关断。

虽然在IGBT栅极上外加正电压即可导通，但是由于通过在漏极上追加P⁺层，在导通状态下从P⁺层向N基极注入空穴，从而引发传导性能的转变，因此它与功率MOSFET相比，可以得到极低的通态电阻。

功率MOSFET是通过在栅极上外加正电压，使P基极层形成沟道，从而进入导通状态的。此时，由于N发射极（源极）层和N基极层以沟道为媒介而导通，MOSFET的漏-源极之间形成了单一的半导体。它的电特性也就成了单纯的电阻。该电阻越低，通态电压也就变得越低。但是，在MOSFET进行耐高压化的同时，N基极层需要加厚（N基极层的作用是在阻断状态下，维持漏极—源极之间所外加的电压。因此，需要维持的电压越高，该层就越厚。），以使器件耐压性能增高，但漏极-源极之间的电阻也就增加。正因为如此，高耐压的功率MOSFET的通态电阻变大，无法使大量的电流顺利通过，因此实现大容量化非常困难。

针对这一点，IGBT中由于追加了P⁺层，所以从漏极方面来看，它与N基极层之间构成了PN二极管。因为这个二极管的作用，N基极得到电导率调制，从而使通态电阻减小到几乎可以忽略的值。因此，IGBT与MOSFET相比，能更容易地实现大容量化。

IGBT与双极型晶体管的芯片和功率MOSFET的芯片共同组合成的混合级联型Bi-MOS晶体管的区别就在于功率MOSFET的通态电阻。在IGBT中功率MOSFET的通态电阻变得小，再考虑到芯片间需要布线这一点，IGBT比混合级联型Bi-MOS晶体管优越。

（1）导通

IGBT硅片的结构与功率MOSFET的结构十分相似，主要差异是IGBT增加了P⁺基片和一个N⁺缓冲层（NPT型非穿通IGBT技术没有增加这个部分），其中一个功率MOSFET驱动两个双极型器件。基片的应用在管体的P⁺和N⁺区之间创建了一个J₁结。当正栅偏压使栅极下面反演P基区时，一个N沟道形成，同时出现一个电子流，并完全按照功率MOSFET的方式产生电子流。如果这个电子流产生的电压在0.7V范围内，那么J₁将处于正向偏压，一些空穴注入N-区内，并调整阴阳极之间的电阻率，这种方式降低了功率导通的总损耗，并启动了第二个电荷流。最后的结果是，在半导体层内临时出现两种不同的电流拓扑：即电子流（功率MOSFET电流）和空穴电流（双极）。当V_GE大于开启电压V_GE（th）时，功率MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通。IGBT可等效为N沟道功率MOSFET驱动PNP型管的达林顿结构，结型场效应管JFET承受大部分电压，并且让功率MOSFET承受较低的电压，因此IGBT具有较低的导通电阻R_DS（ON）。IGBT的电流受栅极电压和跨导限制，并且电流值可能超过额定电流的10倍。当集电极-发射极电压和集电极电流均为正值时，IGBT处于正向导通状态，正向导通分为两个区域。

1）主动区域。当栅极—发射极电压V_GE只是略大于开启电压V_GE（th）时，由于沟道电流的饱和效应，沟道会出现一个可观的压降（输出特性中的水平线）。此时，集电极电流跟随V_GE而变化。类似于功率MOSFET，可用正向转移斜率g_fs来描述转移特性。即

g_fs=dI_C/dV_GE=I_C/（V_GE-V_GE（th）） （2-5）

转移特性在线性放大区域内的转换斜率随集电极电流I_C和集电极—发射极电压V_CE的增加而增加，并随芯片温度的降低而减小。在由多个IGBT芯片并联构成的功率模块中，这一区域只是在开关过程中被经过。IGBT模块在这一区域中的稳态运行是不被允许的（如同功率MOSFET模块一样）。其原因是V_GE（th）随温度的上升而下降，因此单个芯片之间小小的制造偏差就可能引起温升失衡。

2）饱和区域。在开关过程中，一旦I_C只是由外部电路所决定，便处于所谓的饱和区域，也被称作导通状态（输出特性中的陡斜部分）。导通特性的主要参数是IGBT的残余电压V_CEsat（集电极-发射极饱和压降）。至少对于高截止电压的IGBT器件来说，由于N^-漂移区的少子存在，使得IGBT的饱和压降明显低于同类型功率MOSFET的通态压降。电导调制效应使电阻R_N减小，使通态压降小。对于PT型IGBT的V_CEsat在额定电流区域内随温度的升高而下降。而对于NPT型IGBT则是随温度的增加而增加。

（2）关断

当在栅极施加一个负偏压或栅压低于门限值时，沟道被禁止，没有空穴注入N^-区内。在任何情况下，如果功率MOSFET电流在开关阶段迅速下降，集电极电流则逐渐降低，这是因为换向开始后，在N层内还存在少数的载流子（少子）。这种残余电流值（尾流）的降低，完全取决于关断时电荷的密度，而密度又与掺杂质的数量和拓扑，层次厚度和温度有关。少子的衰减使集电极电流具有尾流波形特征，集电极电流引起功耗升高及交叉导通问题，特别是在使用续流二极管的设备上，表现得更加明显。鉴于尾流与少子的重组有关，尾流的电流值应与芯片的温度、I_C和V_CE密切相关的空穴移动性有密切的关系。因此，IGBT的尾流特性与V_CE、I_C和T_C有关。

在IGBT栅极—发射极间施加反压或不加信号时，功率MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。在电感负载关断状态，电压以几伏到电源电压之间波动，电流从恒定电流到零之间变化。为了避免发生“动态锁定”状态，利用栅极驱动电阻来降低关断dv/dt并且维持一定的电子电流。

（3）反向阻断

当IGBT集电极被施加一个反向电压时，J₁就会受到反向偏压控制，耗尽层则会向N^-区扩展。因过多地降低这个层面的厚度，将无法取得一个有效的阻断能力。如果过大地增加这个区域尺寸，就会连续地使压降增大。这也说明了NPT型IGBT器件的压降比PT型IGBT器件的压降高的原因（I_C和速度相同）。在反向运行状态下，IGBT集电极端的PN结处于截止状态。因此，与功率MOSFET不同的是，IGBT不具备反向导通的能力。

尽管IGBT结构中存在着一个高阻的二极管，但目前的IGBT的反向截止电压仅在数十伏上下，尤其对于NPT型IGBT来说更是如此。其原因是在设计芯片和它的边缘结构时，注重于追求高的正向截止电压和优化集电极端口的散热。对于需要IGBT开关承受反向电压的应用，到目前为止全部采用了混合结构，即在模块中串联一个快速二极管。因此，IGBT模块在静态反向工作时，它的导通特性只是由外部的或集成在模块内部的二极管的特性来决定。

（4）正向阻断

当IGBT栅极和发射极短接并在集电极端子施加一个正电压时，J₃结受反向电压控制。此时，仍然是由N漂移区中的耗尽层承受外部施加的电压。当集电极-发射极电压V_CE为正，且栅极-发射极电压V_GE小于栅极-发射极开启电压V_GE（th）时，在IGBT的集电极和发射极端子之间仅存在着一个很小的集电极-发射极漏电流I_CES。I_CES随V_CE增加而略微增加。当V_CE大于某一特定的最高允许的集电极-发射极电压V_CES时，IGBT会出现锁定效应。从物理的角度来说，V_CES对应了IGBT结构中PNP双极型晶体管的击穿电压V_CER。出现锁定现象时，由集电极-基极二极管引起的电流放大效应，可能会导致双极型晶体管的开通，进而导致IGBT的损坏。NPN型晶体管的基极和发射极区几乎被金属化的发射极所短路，它们之间只是被P+阱区的横向电阻所隔开。

应用多种设计措施，类似于针对功率MOSFET在设计上采取的措施一样，使IGBT的单元锁定电流维持在一个较低的水平，从而使正向截止电压能够获得较高的稳定性。

（5）锁定

IGBT是P-N-P-N⁺四层材料构成的，当需要条件（α_NPN+α_PNP＞1）满足时，IGBT导通，在极低的电压下，即使不加栅压，器件也能通过很大的电流，这种现象称为锁定。

N⁺缓冲层和很宽的外延基区减小了PNP型管的增益，而功率MOSFET的寄生双极型NPN管的增益可以用减小r_b′来实现，但不能减小得过小。若r_b′过小，当较大的空穴流注入r′_b后，在关断时将会发生“动态锁定”，从而使寄生NPN管的增益达到很高的数值。这种现象会使集电极与发射极之间的电流量增加，对功率MOSFET的控制能力降低，通常还会引起器件击穿问题。具体地说，IGBT的锁定效应与器件的状态有密切关系。减小r_b′或减小器件的总跨导（特别是PNP型管的增益），可以避免出现锁定效应，但是减小器件的总跨导将增加导通损耗并且降低开关速度。通常情况下，静态锁定和动态锁定有如下区别：

1）当晶闸管全部导通时，静态锁定出现。

2）只在关断时才会出现动态锁定，这一特殊现象严重地限制了安全工作区。

为防止寄生NPN型晶体管的锁定效应发生，有必要采取以下措施：

1）防止NPN管部分接通，分别改变布局和掺杂级别。

2）降低NPN型晶体管的总电流增益。

此外，锁定电流对PNP和NPN器件的电流增益有一定的影响，因此它与结温的关系也非常密切；在结温和增益提高的情况下，P基区的电阻率会升高，破坏了整体特性。因此，器件制造商必须注意将集电极最大电流值与锁定电流之间保持一定的比例，通常比例为1∶5。