[发明专利]一种低功耗IGBT器件及其外围电路

权利要求书

1.一种低功耗IGBT器件及其外围电路，包括IGBT器件和外围电路，其特征在于，所述IGBT器件的元胞结构包括主元胞结构和采样元胞结构，所述主元胞结构和采样元胞结构设置在N-漂移区（3）上，所述漂移区（3）底部设置有P集电区（2），所述P集电区（2）底部设置有阳极金属电极（1）；所述主元胞区包括相互独立的设置在N-漂移区（3）中的第一P型体区（4）和第二P型体区（5），所述第一P型体区（4）中设置有第一N+发射区（6）、第二N+发射区（8）和第一P+短路区（7），所述第一N+发射区（6）和第二N+发射区（8）分别连接在第一P+短路区（7）的两侧，所述第二P型体区（5）中设置有相连接的第三N+发射区（9）和第二P+短路区（10），所述第一P+短路区（7）上端面设置有第一阴极金属电极（15），所述第二P+短路区（10）上端面设置有第二阴极金属电极（16），所述第二N+发射区（8）上端面设置有第一二氧化硅层（11），所述第一二氧化硅层（11）上端面设置有第一多晶硅栅电极（12），所述第一N+发射区（6）和第三N+发射区（9）的上端面设置有第二二氧化硅层（13），所述第二二氧化硅层（13）上端面设置有第二多晶硅栅电极（14），所述第一阴极金属电极（15）、第二阴极金属电极（16）、第一二氧化硅层（11）、第二二氧化硅层（13）之间通过绝缘介质层（17）相互隔离；所述采样元胞结构包括相互独立的设置在N-漂移区（3）中的第三P型体区（18）和第四P型体区（19），所述第三P型体区（18）中设置有相连接的第四N+发射区（20）和第三P+短路区（21），所述第四P型体区（19）中设置有相连接的第五N+发射区（22）和第四P+短路区（23），所述第四N+发射区（20）上端面设置有第一电子电流采样电极（24），所述第三P+短路区（21）上端面设置有第一空穴电流采样电极（25），所述第五N+发射区（22）上端面设置有第二电子电流采样电极（27），所述第四P+短路区（23）上端面设置有第二空穴电流采样电极（26），所述第四N+发射区（20）和第五N+发射区（22）之间的上端面设置有第三二氧化硅层（28），所述第三二氧化硅层（28）上端面设置有第三多晶硅栅电极（29），所述第一电子电流采样电极（24）、第一空穴电流采样电极（25）、第二空穴电流采样电极（26）、第二电子电流采样电极（27）和第三多晶硅栅电极（29）之间通过绝缘介质层（17）相互隔离；所述外围电路包括计算模块和栅极电压调节模块，所述计算模块的输入端连接IGBT器件的第一电子电流采样电极（24）、第二电子电流采样电极（27）、第一空穴电流采样电极（25）和第二空穴电流采样电极（26），计算模块的输出端连接栅极电压调节模块的一个输入端，栅极电压调节模块的另一个输入端连接外部电流信号、输出端连接IGBT器件的栅极；其中，

计算模块接收IGBT器件输出的电子电流和空穴电流信号，计算两种电流的比值，将电子电流与空穴电流的比值输出到栅极电压调节模块；

栅极电压调节模块接收电子电流与空穴电流的比值，同时接收预先设定的IGBT器件工作在最佳状态下的电子空穴比相关的电流信号，根据理想值和实际比值的关系实时调整输出到栅极的驱动电压，使IGBT器件工作在低功耗状态。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗IGBT器件的外围电路，其特征在于，所述栅极电压调节模块包括差分放大器、模数转换器、单片机和数模转换器，其中差分放大器输入端连接外部输入信号、输出端连接模数转换器，模数转换器的输出端连接单片机，单片机输出端连接数模转换器，数模转换器输出驱动电压信号。