IGBT通态特性及等效模型

《Fundamentals of Power Semiconductor Devices》baliga：

    当栅极偏置低于阈值电压时，IGBT结构可以承受高压。如果栅极偏置远大于阈值电压，则IGBT结构内的MOSFET工作在线性区域。从MOSFET的沟道到N基区的电子提高了P集电极/N基结的空穴注入。N基区用于实现高阻断能力，掺杂浓度较低。即使在中等集电极电流密度下，注入空穴的浓度也超过了N基区的掺杂浓度。因此，在高注入条件下，由于电导调制效应，N基区电导率增大。减少了IGBT结构的导通电阻，允许IGBT通过较高的电流密度且具有较低的导通压降。当IGBT在较大的栅极偏置下工作时，IGBT结构的输出特性类似于P-I-N整流器。然而，如果栅极偏置仅略高于阈值电压，则MOSFET区域将进入饱和状态，IGBT集电极电流也将饱和。在这种状态下，将IGBT结构视为MOSFET，为P-N-P晶体管提供基极驱动电流较合适。

    一个可以用来分析IGBT结构的导通特性的简单模型为一个P-I-N整流器串联一个MOSFET，MOSFET工作在线性工作区。IGBT结构的等效电路如图所示。对于Nbase区域的大部分电流，电流密度均匀，可将P-I-N整流器的模型简化为一维结构。MOSFET电流是由MOSFET在线性工作区来控制的。