1.5.4 IGBT

在高压功率电子应用方面，IGBT已经取代硅双极型晶体管，而且在不远的将来将有可能取代GTO晶闸管。IGBT的结构于1982年首次提出，如图1.15所示，它由短沟道MOSFET驱动的宽基区P-N-P晶体管构成。这种结合产生非常高的功率增益，其原因是高输入阻抗和非平衡载流子注入所产生的低通态压降。随着IGBT中寄生晶闸管效应的抑制，器件拥有更大的正反安全工作区。4.5kV、2000A的IGBT模块已经商品化，这些器件已经代替电力机车的GTO晶闸管。尽管IGBT的性能非常优秀，但为了进一步降低功耗，MOS门极控制的晶闸管结构正被研究探索。具有这种结构的第一类器件是：MCT或MOS-GTO晶闸管，如图1.16所示。因为MCT不存在FBSOA（正向安全工作区），因此在PWM硬开关方面不能替代IGBT，但它们却非常适合软开关方面的应用。

图1.15 具有饱和电流能力的MOS-双极型硅功率开关器件的进化

图1.16 MCT的基本结构与等效电路