IGBT是什么时候发明的 IGBT发展到第几代了

一、IGBT是什么时候发明的

IGBT全称叫绝缘栅双极型晶体管，是一种复合型结构器件，它是20世纪80年代发明的，发明者是B•贾扬•巴利加。

在20世纪5、60年代发展起来的双极性器件，通态电阻很小，电流控制、控制电路等复杂且功耗大。随后发展起来的单极性器件，通态电阻很大，电压控制、控制电路简单且功耗小。例如功率双极晶体管技术的问题是厚P-基区减小电流增益，小于10；驱动电路贵而复杂；保护的吸收电路增加了额外成本。而功率MOSFET技术的问题是厚的N-漂移区增加了导通电阻。这两类器件都不能令人满意，这时业界就向往着有一种新的功率器件，能同时具有简单的开关控制电路，以降低控制电路功能与制造成本，以及很低的通态电压，以减少器件自身的功耗。这就是IGBT诞生的背景。

1980年前后，IGBT被B•贾扬•巴利加提出，到了1985年前后，第一款高品质器件成功试制了样品，并很快在照明、家电控制、医疗等产品中使用，经过几十年的持续应用和不断改进，IGBT现在已成为电子电力领域中最重要的功率开关器件之一。

二、IGBT发展到第几代了

自20世纪80年代发展至今，IGBT 芯片经历了7代技术及工艺的升级，但现在市场上应用比较广泛的还是第4代的IGBT。

1、第一代：平面栅+穿通（PT）

出现时间：1988年。PT是最初代的IGBT，使用重掺杂的P+衬底作为起始层，在此之上依次生长N+buffer，N-base外延，最后在外延层表面形成元胞结构。工艺复杂，成本高，饱和压降呈负温度系数，不利于并联，在80年代后期逐渐被NPT取代，目前IGBT产品已不使用PT技术。

2、第二代平面栅+非穿通（NPT）

出现时间：1997年。NPT与PT不同在于，它使用低掺杂的N-衬底作为起始层，先在N-漂移区的正面做成MOS结构，然后用研磨减薄工艺从背面减薄到IGBT电压规格需要的厚度，再从背面用离子注入工艺形成P+collector。在截止时电场没有贯穿N-漂移区，NPT不需要载流子寿命控制，但它的缺点在于，如果需要更高的电压阻断能力，势必需要电阻率更高且更厚的N-漂移层，这意味着饱和导通电压Vce(sat)也会随之上升，从而大幅增加器件的损耗与温升。

3、第三代：沟槽栅+场截止（Trench+FS）

出现时间：2001年。沟槽型IGBT中，电子沟道垂直于硅片表面，消除了JFET结构，增加了表面沟道密度，提高近表面载流子浓度，从而使性能更加优化。得益于场截止以及沟槽型元胞，IGBT3的通态压降更低，工作结温125℃较2代没有太大提升，开关性能优化。

4、第四代：沟槽栅+场截止（Trench+FS）

出现时间：2007年。IGBT4是目前使用最广泛的IGBT 芯片技术，电压包含600V，1200V，1700V，电流从10A到3600A。4代较3代优化了背面结构，漂移区厚度更薄，背面P发射极及Nbuffer的掺杂浓度及发射效率都有优化。同时，最高允许工作结温从第3代的125℃提高到了150℃增加了器件的输出电流能力。

5、第五代：沟槽栅+场截止+表面覆铜（Trench+FS）

出现时间：2013年。第五代IGBT使用厚铜代替了铝，铜的通流能力及热容都远远优于铝，因此IGBT5允许更高的工作结温及输出电流。同时芯片结构经过优化，芯片厚度进一步减小。

6、第六代：沟槽栅+场截止（Trench+FS）

出现时间：2017年。6代是4代的优化，器件结构和IGBT4类似，但是优化了背面P+注入，从而得到了新的折衷曲线。IGBT6目前只在单管中有应用。

7、第七代：微沟槽栅+场截止（MicroPatternTrench）

出现时间：2018年。IGBT7沟道密度更高，元胞间距也经过精心设计，并且优化了寄生电容参数，从而实现5kv/us下的最佳开关性能。IGBT7Vce（sat）相比IGBT4降低20%，可实现最高175℃的暂态工作结温。