一、IGBT是什么時候發(fā)明的

IGBT全稱叫絕緣柵雙極型晶體管，是一種復(fù)合型結(jié)構(gòu)器件，它是20世紀80年代發(fā)明的，發(fā)明者是B?賈揚?巴利加。

在20世紀5、60年代發(fā)展起來的雙極性器件，通態(tài)電阻很小，電流控制、控制電路等復(fù)雜且功耗大。隨后發(fā)展起來的單極性器件，通態(tài)電阻很大，電壓控制、控制電路簡單且功耗小。例如功率雙極晶體管技術(shù)的問題是厚P-基區(qū)減小電流增益，小于10；驅(qū)動電路貴而復(fù)雜；保護的吸收電路增加了額外成本。而功率MOSFET技術(shù)的問題是厚的N-漂移區(qū)增加了導(dǎo)通電阻。這兩類器件都不能令人滿意，這時業(yè)界就向往著有一種新的功率器件，能同時具有簡單的開關(guān)控制電路，以降低控制電路功能與制造成本，以及很低的通態(tài)電壓，以減少器件自身的功耗。這就是IGBT誕生的背景。

1980年前后，IGBT被B?賈揚?巴利加提出，到了1985年前后，第一款高品質(zhì)器件成功試制了樣品，并很快在照明、家電控制、醫(yī)療等產(chǎn)品中使用，經(jīng)過幾十年的持續(xù)應(yīng)用和不斷改進，IGBT現(xiàn)在已成為電子電力領(lǐng)域中最重要的功率開關(guān)器件之一。

二、IGBT發(fā)展到第幾代了

自20世紀80年代發(fā)展至今，IGBT 芯片經(jīng)歷了7代技術(shù)及工藝的升級，但現(xiàn)在市場上應(yīng)用比較廣泛的還是第4代的IGBT。

1、第一代：平面柵 穿通（PT）

出現(xiàn)時間：1988年。PT是最初代的IGBT，使用重摻雜的P 襯底作為起始層，在此之上依次生長N buffer，N-base外延，最后在外延層表面形成元胞結(jié)構(gòu)。工藝復(fù)雜，成本高，飽和壓降呈負溫度系數(shù)，不利于并聯(lián)，在80年代后期逐漸被NPT取代，目前IGBT產(chǎn)品已不使用PT技術(shù)。

2、第二代平面柵 非穿通（NPT）

出現(xiàn)時間：1997年。NPT與PT不同在于，它使用低摻雜的N-襯底作為起始層，先在N-漂移區(qū)的正面做成MOS結(jié)構(gòu)，然后用研磨減薄工藝從背面減薄到IGBT電壓規(guī)格需要的厚度，再從背面用離子注入工藝形成P collector。在截止時電場沒有貫穿N-漂移區(qū)，NPT不需要載流子壽命控制，但它的缺點在于，如果需要更高的電壓阻斷能力，勢必需要電阻率更高且更厚的N-漂移層，這意味著飽和導(dǎo)通電壓Vce(sat)也會隨之上升，從而大幅增加器件的損耗與溫升。

3、第三代：溝槽柵 場截止（Trench FS）

出現(xiàn)時間：2001年。溝槽型IGBT中，電子溝道垂直于硅片表面，消除了JFET結(jié)構(gòu)，增加了表面溝道密度，提高近表面載流子濃度，從而使性能更加優(yōu)化。得益于場截止以及溝槽型元胞，IGBT3的通態(tài)壓降更低，工作結(jié)溫125℃較2代沒有太大提升，開關(guān)性能優(yōu)化。

4、第四代：溝槽柵 場截止（Trench FS）

出現(xiàn)時間：2007年。IGBT4是目前使用最廣泛的IGBT 芯片技術(shù)，電壓包含600V，1200V，1700V，電流從10A到3600A。4代較3代優(yōu)化了背面結(jié)構(gòu)，漂移區(qū)厚度更薄，背面P發(fā)射極及Nbuffer的摻雜濃度及發(fā)射效率都有優(yōu)化。同時，最高允許工作結(jié)溫從第3代的125℃提高到了150℃增加了器件的輸出電流能力。

5、第五代：溝槽柵 場截止 表面覆銅（Trench FS）

出現(xiàn)時間：2013年。第五代IGBT使用厚銅代替了鋁，銅的通流能力及熱容都遠遠優(yōu)于鋁，因此IGBT5允許更高的工作結(jié)溫及輸出電流。同時芯片結(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化，芯片厚度進一步減小。

6、第六代：溝槽柵 場截止（Trench FS）

出現(xiàn)時間：2017年。6代是4代的優(yōu)化，器件結(jié)構(gòu)和IGBT4類似，但是優(yōu)化了背面P 注入，從而得到了新的折衷曲線。IGBT6目前只在單管中有應(yīng)用。

7、第七代：微溝槽柵 場截止（MicroPatternTrench）

出現(xiàn)時間：2018年。IGBT7溝道密度更高，元胞間距也經(jīng)過精心設(shè)計，并且優(yōu)化了寄生電容參數(shù)，從而實現(xiàn)5kv/us下的最佳開關(guān)性能。IGBT7Vce（sat）相比IGBT4降低20%，可實現(xiàn)最高175℃的暫態(tài)工作結(jié)溫。