1.2. IGBT 的分类

IGBT 在应用层面通常根据电压等级划分：

低压 IGBT：指电压等级在1000V以内的IGBT器件，例如常见的650V应用于新能源汽车、家电、工业变频等领域。

中压 IGBT：指电压等级在1000-1700V区间的 IGBT 器件，例如1200V应用于光伏、电磁炉、家电、电焊机、工业变频器和新能源汽车领域，1700V应用于光伏和风电领域。

高压 IGBT：指电压等级3300V及以上的IGBT器件，比如3300V和6500V应用于高铁、动车、智能电网，以及工业电机等领域。

在产品层面通常根据封装方式分类：

IGBT 单管：封装规模较小，一般指封装单颗IGBT芯片，电流通常在50A以下，适用于消费、工业家电领域。

IGBT 模块：是IGBT最常见的形式，将多个IGBT芯片集成封装在一起，功率更大、散热能力更强，适用于高压大功率平台，如新能源车、主流光伏、高铁等。

功率集成（IPM）：指把IGBT模块加上散热器、电容等外围组件，组成一个功能较为完整和复杂的智能功率模块。

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1.3. IGBT技术发展历程及趋势

IGBT 技术的整体发展趋势是大电流、高电压、低损耗、高频率、功能集成化、高可靠性。

从20世纪80年代至今，IGBT芯片经历了7代升级，从平面穿通型（PT）到沟槽型电场—截止型（FS-Trench），芯片面积、工艺线宽、通态饱和压降、关断时间、功率损耗等各项指标经历了不断的优化，断态电压也从600V提高到6500V以上。

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第一代：PT-IGBT，使用重掺杂的P+衬底作为起始层，在此之上依次生长N+ buffer，N- base 外延，最后在外延层表面形成原胞结构，由于体内晶体结构本身原因造成“负温度系数”，各 IGBT原胞通态压降不一致，不利于并联运行，第一代IGBT电流只有25A，且容量小速度低，目前已基本退出市场。

第二代：改进版PT-IGBT，采用精细平面栅结构，增加一个“缓冲层”，在相同的击穿电压下实现了更薄的晶片厚度，从而降低了 IGBT 导通电阻，降低了 IGBT 工作过程中的损耗，提高了 IGBT 的耐压程度。

第三代：Trench-IGBT，采用 Trench 结构，通过挖槽工艺去掉栅极下面的 JFET 区，把沟道从表面变到垂直面，基区的 PIN 效应增强，栅极附近载流子浓度增大，提高了电导调制效应减小了导通电阻，有效降低导通压降及导通损耗。

第四代：NPT-IGBT，使用低掺杂的 N-衬底作为起始层，先在 N-漂移区的正面做成 MOS 结构，然后从背面减薄到 IGBT 电压规格需要的厚度，再从背面用离子注入工艺形成P+集电极，在截止时电场没有贯穿N-漂移区，因此称为NPT“非穿通”型IGBT。

可以精准的控制结深而控制发射效率，尽可能地增快载流子抽取速度来降低关断损耗，保持基区原有的载流子寿命而不会影响稳态功耗，同时具有正温度系数特点。

第五代：FS-IGBT，采用先进的薄片技术并且在薄片上形成电场终止层，大大的减小了芯片的总厚度，使得导通压降和动态损耗都有大幅的下降，从而进一步降低IGBT工作中过程中的损耗。

第六代：FS-Trench-IGBT，是在第五代基础上改进沟槽栅结构，进一步增加芯片的电流导通能力，优化芯片内的载流子浓度和分布，减小了芯片的综合损耗。

第七代：微沟槽栅-场截止型 IGBT，沟槽密度更高，原胞间距也经过精心设计，并且优化了寄生电容参数，从而实现 5kv/us 下的最佳开关性能

作者：财经远瞻
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