Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

2 Grundlagen
Emitter
Gate
n - basis
(substrate)
n + field stop layer
p + n +
Collector
Bild 2.4.14 Struktur eines RC-IGBT von ABB [23]
Die Löcherinjektion aus der p + -Kollektorregion in die IGBT-Sektion muss auch noch bei niedrigen
Spannungen und Strömen erfolgen. Durch verschiedene strukturelle Maßnahmen werden niedrige
Ausschaltverluste und Soft-Recovery-Verhalten der Diode über den gesamten Temperaturbereich
erreicht und das Einrasten des IGBT verhindert. Hierzu ist eine sehr genaue Einstellung der
Dotierungsprofile für die p-Emitterzonen sowie die p + /n + -Kollektorzonen erforderlich. Das Zelldesign
enthält deshalb emitterseitig keine hochdotierten p + -Gebiete, sondern eine feine Struktur von
p-Zonen, um einen niedrigen Injektionswirkungsgrad zu erreichen. Mittels lokaler Steuerung der
p-Ladungsträger durch Implantation oder Protonenbestrahlung können die Dioden-Ausschaltverluste
ohne zu großen Einfluss auf die Sperrspannung und die IGBT-Verluste reduziert werden.
Weitere Möglichkeiten zur Reduzierung der Dioden-Ausschaltverluste liegen in der Einführung
einer MOS-gesteuerten Diode (Bimode Insulatet Gate Transistor BIGT).
Heute stehen RC-IGBT mit Sperrspannungen zwischen 600 V und 3300 V vor der Fertigungseinführung.
Verbesserungspotentiale liegen derzeit vor allem noch im Ausschaltverhalten der Dioden.
ESBT
Der hauptsächlich für Anwendungen mit hoher Schaltfrequenz bei hohen Betriebsspannungen
entwickelte Emitter Switched Bipolar Transistor (ESBT) ist kein IGBT, sondern eine monolithische
Kaskodeschaltung aus npn-Bipolartransistor und Leistungs-MOSFET. Bild 2.4.15 zeigt den prinzipiellen
Aufbau und die Ersatzschaltung.
Bild 2.4.15 Aufbau und Ersatzschaltung eines ESBT [24]
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