IGBT作為一種開關(guān)速度快、導(dǎo)通損耗低的壓控開關(guān)器件，廣泛應(yīng)用于高壓大容量逆變器和DC傳輸中。目前，IGBT的使用更注重低導(dǎo)通壓降和低開關(guān)損耗。作為一個(gè)開關(guān)器件，研究它的導(dǎo)通和關(guān)斷過程當(dāng)然是必不可少的。今天我們將談?wù)揑GBT的轉(zhuǎn)變過程。

　　首先，我們簡(jiǎn)要介紹了IGBT的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。在不同行業(yè)使用IGBT時(shí)，深度可能會(huì)有所不同，但作為一個(gè)開關(guān)器件，我認(rèn)為有必要了解其開啟和關(guān)閉的過程。隨著載流子壽命控制等技術(shù)的應(yīng)用，IGBT的關(guān)斷損耗得到了明顯改善；此外，大功率IGBT器件中續(xù)流二極管的反向恢復(fù)過程大大增加了IGBT的開通損耗，因此IGBT的開通過程越來越受到關(guān)注。

　　分析了IGBT在不同工況下的開關(guān)波形，并對(duì)其開通損耗、可能的電應(yīng)力和電磁干擾噪聲進(jìn)行了評(píng)估，為優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電路提供了指導(dǎo)，從而改善了IGBT的開通特性。由于我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中遇到的負(fù)載大多屬于感性負(fù)載，所以今天我們就來講講基于感性負(fù)載的IGBT的開通過程，從分析IGBT阻斷狀態(tài)下的空間電荷分布入手，研究IGBT的輸入電容與柵極電壓變化的關(guān)系，揭示柵極電壓米勒平臺(tái)的形成機(jī)理，分析驅(qū)動(dòng)電阻對(duì)柵極電壓波形的影響。研究了IGBT集電極電流的上升特性。分析了IGBT集電極電壓的下降特性， 揭示了回路雜散電感對(duì)集電極電壓的影響規(guī)律。

　　IGBT的基本結(jié)構(gòu)

　　前面我們也簡(jiǎn)單講過IGBT的基本結(jié)構(gòu)，由雙極型功率晶體管(高耐壓，大容量)和MOSFET(高開關(guān)速度)組成，所以IGBT具有兩種器件的特點(diǎn)，高耐壓，大電流，高開關(guān)速度。

　　上圖是IGBT芯片的橫截面圖。圖中P+和N+表示集電區(qū)和源區(qū)摻雜較重，N-表示基區(qū)摻雜濃度較低。像MOSFET一樣，IGBT可以通過向柵極施加直流電壓來開啟。但由于在漏極加入了P+層，P+層在導(dǎo)通狀態(tài)下向N基極注入空穴，導(dǎo)致了電導(dǎo)率的變化。因此，與MOSFET相比，IGBT可以獲得非常低的通態(tài)電阻，即IGBT具有更低的通態(tài)壓降。

　　從圖1(a)可以看出，單個(gè)IGBT單元包括一個(gè)MOSFET、一個(gè)PNP晶體管和一個(gè)NPN晶體管。PNP晶體管的集電極(P基極區(qū))和NPN晶體管的發(fā)射極(N+源極區(qū))之間的電壓降用等效電阻Rs表示。當(dāng)Rs足夠小時(shí)，NPN晶體管的影響可以忽略(這個(gè)寄生NPN晶體管我們后面講IGBT滯留效應(yīng)時(shí)會(huì)涉及到，當(dāng)然也包括等效電阻Rs)。通常，IGBT的等效電路模型如圖1(b)右圖所示。