芝子我最害怕的就是“鱼与熊掌难以兼得”的情况，比如，我以前就老操心是上清华还是上北大，后来还烦恼要是鹿晗和吴亦凡一起追我，我该选择谁……看完《是晶子，总会发光》(一)、(二)，我发现了一个相似的问题：传统的BJT陷于驱动电流大的困境，而MOSFET则需要很大的导通电阻。世间安得双全法?还真有两全其美的解决方案——绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)应运而生，实现了驱动电流小和导通电阻低的双全优势。

原理揭秘IGBT，有图有真相

IGBT之所以那么能，是因为它结合了MOSFET的高电流单栅控制特性及BJT的低饱和电压的能力。在单一的IGBT器件里，透过一个隔离的场效应晶体管(FET)控制输入，并以双极性晶体管作开关。

IGBT的等效电路如图所示。NPN型晶体管不是由RBE驱动的。而是在N沟道型MOSFET 的栅极施加导通信号，开启导通状态。然后基极电流从发射极流向基极。基极电流可以降低N沟道型MOSFET 的导通电阻(电导调制效应)。小驱动电流+小导通电阻=完美。

IGBT内部等效电路

反向导电 IGBT，让双向导电更简单

其实IGBT并不完美。当常规IGBT与牵连电感负载特性的电机结合应用时，一般需要将每个IGBT并联到续流(free-wheeling)二极管以允许双向电流。然而并联续流二极管会有很多弊端，其中最主要的就是贵。

为了简化设计、降低成本，反向导通 IGBT(RC-IGBT)普及开来，其中IGBT和续流二极管单片形成一个简单半导体部件。RC-IGBT的结构如图所示。N层部分伸至P层形成二极管，作为IGBT的集电极。RC-IGBT的本征续流二极管受RC-IGBT的MOS沟道区的导通状态影响。也就是说，如果在 RC-IGBT的反向导通状态期间经由它的栅极电极触发它，则MOS沟道为导通。由于MOS沟道允许双向电流，所以在反向导通路径中的电子将在触发的栅极电极情况下发现附加电流路径。薄晶片技术保证了RC-IGBT的商业化，但是因为独立控制二极管和IGBT较为困难，所以RC-IGBT并不适用于某些应用装置。

RC-IGBT结构图

加强版IGBT，未来就靠你了

IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor)是耐压达4KV以上的IGBT系列电力电子器件，通过采取增强注入的结构实现了低通态电压，使大容量电力电子器件取得了飞跃性的发展。如图所示的IEGT的结构和原理，它具有沟槽栅结构和虚拟沟槽栅结构，较高的载体密度降低了漂移层的电阻，从而获得了较低的VCE(sat)。IEGT的低损耗、高速动作、高耐压、有源栅驱动智能化等特点，使它成为MOS系列电力电子器件的潜力股。

IEGT的结构和原理

东芝的IGBT、IEGT都拥有良好的性能，此外东芝也是唯一实现IEGT两种封装类型的制造商，即压接型和模块型。（压接型封装使用压力进行电气连接，采用一个密封的陶瓷和金属外壳，实现了高度防潮性，可以浸入冷却液进行高效冷却，且这种封装具有卓越的并联操作技术和抗断裂封装结构。）模块型封装则拥有Al-SiC复合材料制成的底板，易组装。

文章介绍到这里，晶体管系列就要告一段落了。从BJT到MOSFET到IGBT，晶体管的发展带动了无数产业的兴起，也从一个侧面印证了人类科技的进步。不管是在浩瀚的历史，还是在无垠的未来，是金子总会发光，东芝不仅想和大家一起见证历史，我们也要一起创造未来。