[发明专利]IGBT芯片的控制方法

说明书

本发明公开了一种IGBT芯片的控制方法，包括：当IGBT处于正向导通时，控制开关Ｑ处于关闭状态，PN结J₂处于反向偏置状态，J₁处于正偏状态，由于隔离罩的作用，电场对电极N₂⁺无影响；当IGBT处于反向导通时，控制开关Ｑ处于开启状态，PN结J₁处于反偏状态，PN结J₂处于正偏状态，电子流出受P⁺势垒的影响受阻后，向电极N₂⁺运动，通过控制开关Ｑ运动流出。本发明在不影响性能参数的同时基本解决了拖尾（snapback），并有效的将二极管集成在IGBT内部，真正实现了IGBT既有低的导通压降又有良好的开关速度，大大提高了器件的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种IGBT芯片的控制方法，属于半导体器件技术领域。

背景技术

由于IGBT具有高频率、大电流、高反压等优良特性,被广泛应用于汽车、高铁、家电、电力电子、航天航空、军事等领域。近年来IGBT各种新工艺、新技术不断的涌现和产生，使IGBT的性能更加完善和优良，例如，中国专利公开号“ 104183634A”公开的一种沟槽栅IGBT芯片，其公开日为2014-12-03。再如，中国专利公开号“ 101494239”公开的一种高速IGBT，其公开日为 2009-07-29。

但现有IGBT器件还存在一些问题需要解决，或者解决得并不能让人满意，比如拖尾（snapback）问题，该问题解决的好坏会影响器件发热，从而影响器件的可靠性。

目前提高开关速度减少拖尾（snapback）的主要方法是减少P+空穴的发射率，减少非平衡载流子寿命和阳极短路等方法，从减少空穴的发射率是能够改善拖尾问题，例如中国专利“ 101494239”，但是因发射率降低带来的是电调制的效果减弱，导通压降增高，使器件的发热量增大也会影响器件的可靠性。阳极短路和减少非平衡载流子寿命的方法其本质都是同减少发射率一样，可减少拖尾（snapback）和提高开关速度，但导通压降的增高并没有真正提高IGBT的性能，只是在导通压降和开关速度之间的平衡。一个优良的IGBT应同时具有导通压降低和良好的开关速度。并且由于IGBT本身只是一个单向导通器件，因此在应用中需要并联一个二级管来承受反向电压，这样对后道封装增加了难度，成本也上升了。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种IGBT芯片的控制方法。本发明在不影响性能参数的同时基本解决了拖尾（snapback），并有效的将二极管集成在IGBT内部，真正实现了IGBT既有低的导通压降又有良好的开关速度，大大提高了器件的可靠性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种IGBT芯片的控制方法，其特征在于：

当IGBT处于正向导通时，控制开关Ｑ处于关闭状态，PN结J₂处于反向偏置状态，J₁处于正偏状态，由于隔离罩的作用，电场对电极N₂⁺无影响；

当IGBT处于反向导通时，控制开关Ｑ处于开启状态，PN结J₁处于反偏状态，PN结J₂处于正偏状态，电子流出受P⁺势垒的影响受阻后，向电极N₂⁺运动，通过控制开关Ｑ运动流出。

所述IGBT芯片包括ＭＯＳ场效应晶体管和三极管组成的ＩＧＢＴ单元，还包括控制开关Ｑ、电极N₂⁺和隔离罩，所述ＩＧＢＴ单元设置隔离罩内，隔离罩设置在电极N₂⁺内，控制开关Ｑ分别与电极N₂⁺和三极管连接。