《Fundamentals of Power Semiconductor Devices》baliga：
当对非对称IGBT结构的集电极施加正偏置时，深P区/N基结(J2)变为反向偏置，而P集电区与N基区之间的结(J1)变为正向偏置。 正向阻断电压取决于深P区/N基结(J2)，耗尽层主要在N基区内扩展。峰值电场出现在P区/N基结(J2)。如果与耗尽层宽度相比，N基区的宽度很大，当峰值电场(Em)等于临界电场时，阻断能力由雪崩击穿限制。倍增系数(M)趋于无穷大。雪崩击穿电压表示为：
但较宽的N基区增加了寄生PNPN结构的导通压降。如果与耗尽层宽度相比，N基区的宽度较小，则耗尽区可以扩展到N基区整个轻掺杂部分，在结处的最大电场远低于临界电场的情况下发生击穿。 耗尽区通过N基区的轻掺杂部分扩展到达集电极，穿通电压表示为：
由于非对称IGBT结构中存在N缓冲层，在耗尽层穿通后耗尽区通过N基区的轻掺杂部分达到后，缓存层可以继续维持电压增大。 穿通结构的击穿电压表示为：
其中EC是对应于N基区轻掺杂部分掺杂浓度ND的临界击穿电场。非对称IGBT结构在正向阻断模式下受基极开路晶体管击穿控制，其实际击穿电压低于穿通击穿电压。为了分析IGBT结构的这种现象，考虑在耗尽区边界处流动的电流。泄漏电流由耗尽区内的产生电流和由P-N-P晶体管的电流增益放大的集电极电流组成。
当非对称IGBT结构中的P-N-P双极晶体管的共基电流增益接近1时，集电极电流将迅速增加。由于基区宽变及雪崩倍增系数增大导致随着集电极偏置的增加而产生电流放大倍数增加。
对于非对称IGBT结构，由于N-缓冲层较高的掺杂浓度，发射极注入效率降低。发射极注入效率表示为：
NDNB和WNB是N缓冲层的掺杂浓度和宽度。在确定扩散系数和扩散长度时，必须考虑P集电极区和N-缓冲层的高掺杂浓度。此外，由于重掺杂效应，高掺杂P集电极区内的寿命降低，从而缩短了扩散长度。在此基础上，给出了非对称IGBT结构的基极开路晶体管击穿条件：
在N基区的轻掺杂部分未完全耗尽前，输运因子(αT)是由N漂移区未耗尽宽度(L)决定的：
其中VC是对集电极施加的正向偏置。随着正向偏置的增加，N基区未耗尽宽度缩小，导致基输运因子增加。然而，当集电极偏置超过穿通电压(VRT)时，电场被N缓冲层的高掺杂浓度截断，使未耗尽的宽度等于N缓冲层的宽度。 基区输运系数表示为：
与集电极偏置无关。LP,NB是N-缓冲层中空穴扩散长度。忽略了耗尽在N缓冲层内的扩展。
在N-缓冲层中，空穴(LP,NB)的扩散长度取决于N-缓冲层中的扩散系数和少数载流子寿命。基于迁移率与掺杂浓度的关系，扩散系数随N-缓冲层中掺杂浓度的变化而变化。少数载流子寿命也取决于掺杂浓度。费米能级位置随掺杂浓度的变化而变化：
其中Er是带隙内的复合中心位置。使用上述表达式计算的低能级少子寿命与掺杂浓度的变化如图所示。 对于两种情况下的复合能级位置和ζ参数。当复合中心位于EI以下且具有较大的ζ参数时，随着掺杂浓度的增加，低能级寿命减小。位于MIDGAP附近的复合中心被发现占主导地位。在这种情况下，低能级寿命随掺杂浓度没有显著变化。
随着掺杂浓度的增加，低能级寿命降低：
其中NREF是参考掺杂浓度，其值将假定为5E16cm−3。
倍增因子是由集电极偏置相对于深P区/N基结(BVPP)的雪崩击穿电压而确定的。给出了N基区轻掺杂部分与N缓冲层界面的电场：
其中n=6表示P/N二极管的情况。倍增系数随集电极偏置的增加而增大。
对于阻断电压要求为1200V的IGBT结构，在雪崩击穿的情况下，漂移区的掺杂浓度为1.6E14cm−3（唯一值）。在非对称IGBT结构的情况下，对N基区的轻掺杂部分使用更低的掺杂浓度，同时减小其宽度（导通状态下的强电导调制效应）。N-缓冲层的掺杂浓度必须足够大，以防止电场到达P集电极区，掺杂浓度超过1E16cm−3。在N-缓冲层中较大的掺杂浓度会降低发射极注入效率，从而增加阻断电压。N漂移区少子寿命为1µs。
非对称IGBT结构的正向阻断能力也取决于环境温度。随着温度的升高，碰撞电离系数减小，导致雪崩倍增系数降低。同时，由于少数载流子寿命的增加，基区输运系数增加。一般来说，随着温度的升高，碰撞电离的减少占主导地位。因此，非对称IGBT结构的正向阻断能力随温度的升高而增大。
