話說公元2018年，IGBT江湖驚現(xiàn)第六代和第七代的掌門人，一時(shí)風(fēng)頭無兩，各路吃瓜群眾紛紛猜測二位英雄的出身來歷。不禁有好事者梳理了一下英家這些年，獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷的數(shù)代當(dāng)家掌門人，分別是：

呃，好像分不清這都誰是誰？

呃，雖然這些IGBT“掌門人”表面看起來都一樣，但都是悶騷型的。只能脫了衣服，做個(gè)“芯”臟手術(shù)。。。

像這樣，在芯片上，橫著切一刀看看。

好像，有點(diǎn)不一樣了。。。

故事，就從這兒說起吧。。。

史前時(shí)代-PT

PT是最初代的IGBT，它使用重?fù)诫s的P+襯底作為起始層，在此之上依次生長N+ buffer， N- base外延，最后在外延層表面形成元胞結(jié)構(gòu)。它因?yàn)榻刂箷r(shí)電場貫穿整個(gè)N-base區(qū)而得名。它工藝復(fù)雜，成本高，而且需要載流子壽命控制，飽和壓降呈負(fù)溫度系數(shù)，不利于并聯(lián)，雖然在上世紀(jì)80年代一度呼風(fēng)喚雨，但在80年代后期逐漸被NPT取代，目前已歸隱江湖，不問世事，英飛凌目前所有的IGBT產(chǎn)品均不使用PT技術(shù)。

初代盟主——IGBT2

· 特征：平面柵，非穿通結(jié)構(gòu)（NPT）

NPT-IGBT于1987年出山，很快在90年代成為江湖霸主。NPT與PT不同在于，它使用低摻雜的N-襯底作為起始層，先在N-漂移區(qū)的正面做成MOS結(jié)構(gòu)，然后用研磨減薄工藝從背面減薄到 IGBT 電壓規(guī)格需要的厚度，再從背面用離子注入工藝形成P+ collector。在截止時(shí)電場沒有貫穿N-漂移區(qū)，因此稱為“非穿通”型IGBT。NPT不需要載流子壽命控制，但它的缺點(diǎn)在于，如果需要更高的電壓阻斷能力，勢必需要電阻率更高且更厚的N-漂移層，這意味著飽和導(dǎo)通電壓Vce（sat）也會(huì)隨之上升，從而大幅增加器件的損耗與溫升。

· 技能：低飽和壓降，正溫度系數(shù)，125℃工作結(jié)溫，高魯棒性

正溫度系數(shù)，利于并聯(lián)。

· 名號(hào)：DLC，KF2C，S4…

等等，好像混進(jìn)了什么奇怪的東西！

沒寫錯(cuò)！S4真的不是IGBT4，它是根正苗紅的IGBT2，適用于高頻開關(guān)應(yīng)用，硬開關(guān)工作頻率可達(dá)40kHz。這一明星產(chǎn)品，至今銷路仍然不錯(cuò)。

性能飛躍--IGBT3

· 特征：溝槽柵，場截止（Field Stop）

IGBT3的出現(xiàn)，又在IGBT江湖上掀起了一場巨大的變革。IGBT3的元胞結(jié)構(gòu)從平面型變成了溝槽型。溝槽型IGBT中，電子溝道垂直于硅片表面，消除了JFET結(jié)構(gòu)，增加了表面溝道密度，提高近表面載流子濃度，從而使性能更加優(yōu)化。（平面柵與溝槽柵技術(shù)的區(qū)別可以參考文章“平面型與溝槽型IGBT結(jié)構(gòu)淺析”）。

縱向結(jié)構(gòu)方面，為了緩解阻斷電壓與飽和壓降之間的矛盾，英家于2000年推出了Field Stop IGBT，目標(biāo)在于盡量減少漂移區(qū)厚度，從而降低飽和電壓。場截止（Field Stop）IGBT起始材料和NPT相同，都是低摻雜的N-襯底，不同在于FS IGBT背面多注入了一個(gè)N buffer層，它的摻雜濃度略高于N-襯底，因此可以迅速降低電場強(qiáng)度，使整體電場呈梯形，從而使所需的N-漂移區(qū)厚度大大減小。此外，N buffer還可以降低P發(fā)射極的發(fā)射效率，從而降低了關(guān)斷時(shí)的拖尾電流及損耗。（了解更多NPT與場截止器件的區(qū)別請(qǐng)參考：PT，NPT，F(xiàn)S型IGBT的區(qū)別）。

· 技能：低導(dǎo)通壓降，125℃工作結(jié)溫（600V器件為150℃），開關(guān)性能優(yōu)化

得益于場截止以及溝槽型元胞，IGBT3的通態(tài)壓降更低，典型的Vce（sat）從第2代的典型的3.4到第3代的2.55V（3300V為例）。

· 名號(hào)：T3，E3，L3

IGBT3在中低壓領(lǐng)域基本已經(jīng)被IGBT4取代，但在高壓領(lǐng)域依然占主導(dǎo)地位，比如3300V，4500V，6500V的主流產(chǎn)品仍然在使用IGBT3技術(shù)。