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对称阻断IGBT结构通常被称为非穿通(NPT)IGBT结构,因为电场不会扩展到N-漂移区轻掺杂部分的整个宽度。非对称IGBT结构被优化用于直流电路中,其中没有反向偏置,只工作在I-V特性的第一象限。非对称IGBT结构的主要特点是在N漂移区引入了N缓冲层。在非对称IGBT结构中,正向阻断电压可以由较薄的N-漂移区域支撑,从而降低导通状态压降。这种结构通常被称为穿通(PT)IGBT结构,因为电场“穿通”N-漂移区的整个轻掺杂部分。对称IGBT结构通常是从轻掺杂N型硅片开始制作的,其电阻率是根据器件的阻断电压额定值来选择的。P+区从硅片背面掺杂。非对称IGBT结构通常制作在P+衬底的N-漂移区上。JFET的掺杂浓度区域可在P+区形成前通过N型掺杂提高其掺杂浓度。在JFET区的较大掺杂浓度降低了P基区的横向扩散深度xJB。在设计过程为获得足够的通道长度时,必须考虑到这一点。在考虑N型发射区掺杂补偿后,P基区的最大P型掺杂浓度决定了IGBT结构的阈值电压。这种浓度通常通过调整P型离子注入的剂量来控制,这决定了P基区的表面浓度NBS。
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对称IGBT结构的最大正阻电压能力由P-N-P晶体管的开基击穿电压决定。该区域的N基区厚度和少数载流子寿命决定了击穿电压。在非对称IGBT结构的情况下,N基(N-漂移)区域的轻掺杂部分在相对较低的电压下完全耗尽。由于较高的掺杂浓度(1016-1017cm−3)的N-缓冲层,电场终止在N漂移区与N缓冲层之间的界面。缓冲层厚度和掺杂浓度必须足以抑制P-N-P晶体管的穿通,并使其增益尽可能低。在这种情况下,不对称IGBT结构的阻阻断能力将取决于N基区轻掺杂部分的厚度。对称IGBT结构的最大反向阻断电压能力由P-N-P晶体管的BVCEO决定。该区域的N基区厚度和少数载流子寿命决定了击穿电压。反向阻断电压能力因此等于正向阻塞电压能力。在不对称IGBT结构的情况下,结J1由于N缓冲层的高掺杂浓度(1016-1017cm−3)和P集电极区(1019cm−3)而不能支持高压)。这对于在直流电路中使用非对称IGBT结构是可以的,特别是对于电机控制,在IGBT器件连接反向并联二极管。IGBT结构的N基(N-漂移)区域在电流流动过程中具有高水平的注入条件。这降低了N基区的电阻,允许高电流流动,低状态压降。在设计IGBT器件时,通常在导通压降和开关损耗之间进行权衡。