IGBT是一个压控功率晶体管，你可以把它看作是CMOS晶体管的大功率版本。其特点是开关频率高。主要用于家用，如变频空调、电磁炉、微波炉、电脑电源的有源pfc、UPS等。工业应用主要用于各种电机驱动。功能上，IGBT是一个电路开关，用于电压几十到几百伏，电流几十到几百安培的高压电源中。
电的发现是人类历史上的一次革命，它产生的动能每天都在持续释放。人对电的需求不亚于人类世界对氧气的需求。没有电，人类文明仍将在黑暗中探索。
然而，IGBT是电力电子的重要组成部分。没有IGBT，就没有高铁的便捷生活。
说到IGBT，做半导体的人认为它只是一个功率识别器，他们都瞧不起它。但和28nm/16nm集成电路制造一样，是国家“02专项”的重点支持项目。这个东西是目前电力电子器件中技术的产物，已经完全取代了传统的功率mosFET。其应用非常广泛，小到家用电器，大到飞机、船舶、交通、电网等战略性行业。在电力电子行业被称为“CPU”由来已久。该产品(包括芯片)仍被少数IDM(飞兆、英飞凌、东芝)垄断，位列“十二五”期间16个国家重大技术突破项目(简称“02项目”)第二名。
1.什么是IGBT？
IGBT被称为绝缘栅双极晶体管，所以它是一个具有MOS栅的BJT晶体管。奇怪，是MOSFET还是BJT？其实都不是。都是。别拐弯抹角了，他是MOSFET和BJT的结合体。
当我谈到MOSFET和BJT时，我提到了它们的优缺点。MOSFET主要是单载流子(多载流子)导通，而BJT是双载流子导通，所以BJT的驱动电流会比MOSFET大，但是MOSFET的控制栅是场效应反转控制的，控制端没有额外的功率损耗。所以IGBT是结合了MOSFET和BJT的优点，既有MOSFET的栅压控制晶体管(高输入阻抗)，又有BJT的双载流子，达到大电流(低导通压降)的目的。从而达到低驱动功率和低饱和电压的完美要求，广泛应用于600V以上的变流系统，如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
2.传统功率MOSFET
为了以后理解IGBT，我先说一下功率MOSFET的结构。所谓功率MOS就是要承受大功率，换句话说就是高电压大电流。我们结合一般的低压MOSFET来说明如何改变结构实现高压大电流。
1)高电压:如果一般MOSFET的漏极电压很高，很容易导致器件击穿，而一般的击穿通道是器件的另外三个端子(S/G/B)，所以要解决高电压问题，必须把这三个端子堵住。栅极端只能通过栅下的场板与漏极隔离，而体极端的PN结击穿只能通过降低PN结两侧的浓度来实现。讨厌的是到源极端子，需要一个很长的漂移区作为漏极串联电阻来分压，这样电压就可以在漂移区上下降。
2)大电流:一般MOSFET的沟道长度是由Poly CD决定的，而功率MOSFET的沟道是由两个扩散的结深差控制的，所以只要工艺稳定就可以做得很小，不受光刻精度的限制。器件的电流取决于W/L，所以如果想获得大电流，只需要增加W。
所以上面的功率MOSFET也叫LDMOS(横向双扩散MOS)。虽然这样的设备可以满足大功率的要求，但它仍然有其固有的缺点。因为它的源极、栅极和漏极都在表面，漏极和源极需要拉得很长，浪费了芯片面积。此外，由于器件在地面上，如果要并联器件，复杂性会增加，需要隔离。所以后来发展了VDMOS(垂直DMOS)，把漏极均匀地放在晶片背面，这样通过减薄背面可以完全控制漏极和源极的漂移区长度，这种结构更有利于管间并联结构实现高功率。然而，为了与CMOS兼容，BCD工艺中仍然使用LDMOS结构。
让我告诉你关于VDMOS的发展和演变。早期的VDMOS直接把LDMOS的漏极放在背面，通过背面减薄、注入和金属蒸发制作而成(如下图)。它就是传说中的平面VDMOS，它与传统LDMOS相比的挑战在于背面工艺。但它的优点是前端工艺兼容传统CMOS工艺，所以还是有生命力的。但是这种结构的缺点是它的沟道是横向于表面的，面积利用率仍然不够高。
后来，为了克服平面DMOS带来的缺点，发展了VMOS和UMOS结构。他们所做的是在晶片表面挖一个凹槽，并沿着凹槽的壁将管道的通道从原来的平面改为垂直。这真是个聪明的主意。但是，一个馅饼总是伴随着一个陷阱(IC制造总是在取舍中)。这种结构的固有缺点是沟槽太深，电场集中，导致击穿，而且工艺难度和成本高，沟槽底部必须粗糙，否则容易击穿或产生应力晶格缺陷。但它的优点是晶体饱和的数量比原来多很多，所以可以并联更多的晶体管，更适合低压大电流的应用。
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