＜絶縁ゲートバイポーラトランジスタの知識＞
2007/10/24 日記<絶縁ゲートバイポーラトランジスタ>
絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ぜつえんゲートバイポーラトランジスタ、Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT）は、電界効果トランジスタ|MOSFETをゲート部に組み込んだバイポーラトランジスタである。ゲート・エミッタ間の電圧で駆動され、入力信号によってオン・オフができる自己消弧形であるので、大電力の高速スイッチングが可能な半導体素子である。
構造
Nチャネル縦型MOSFETのドレイン側にPコレクタを追加した構造である。Pコレクタからの正孔の注入により、Nベース層の導電率変調が起こり、抵抗が低下する。このため、MOSFETと比較すると高電圧の用途に適している。その一方で、注入したキャリアの消滅に時間がかかるため、ターンオフ時間が長くなる。
パンチスルー (Punch Through) 形
1980年代から製造されているものである。オフ時に空乏層がコレクタ側に接触しているものであり、エピタキシャルウェハーを使用しコレクタ側からキャリアを高濃度注入しライフタイムコントロールを行う設計となっている。特徴として、次の点が挙げられる。
ノンパンチスルー (Non Punch Through) 形
ウエハーを薄く加工し取り扱う技術の進歩により、1990年代中ごろから製造されているものである。オフ時に空乏層がコレクタ側に接触しないものであり、フローティングゾーン (Floating Zone) ウエハーを使用しコレクタ側のキャリアの注入濃度を下げ輸送効率を上げる設計となっている。特徴として以下の点が挙げられる。
逆阻止絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
結晶欠陥密度が高いダイシング側面でのキャリア発生を抑えることによって逆耐圧特性をもたせたものである。双方向スイッチングを構成するときに、逆耐圧をもたせるためのダイオードが不要になる。素子数の低減によりコストダウンと小型化・軽量化が可能となる。また、オン電圧の半減が期待できる。交流-交流の直接変換用素子として2004年現在開発中である。* メサ型
用途
無停電電源装置
交流電動機の可変電圧可変周波数制御（鉄道車両用など）
ハイブリッドカー
IH調理器
関連項目
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◆絶縁ゲートバイポーラトランジスタについてピックアップ 1980年代から製造されているものである。オフ時に空乏層がコレクタ側に接触しているものであり、エピタキシャルウェハーを使用しコレクタ側からキャリアを高濃度注入しライフタイムコントロールを行う設計となっている。特徴として、次の点が挙げられる。 エピタキシャルウエハーを使用するためコストが高い。 ライフタイムコントロールのため、高温でスイッチング損失が増加す... |
