IGBT是雙極型晶體管器件，可被用于開關(guān)電負(fù)載的電子開關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)具有高達(dá)幾千伏(kV)的電壓阻斷能力。在IGBT從導(dǎo)通狀態(tài)切換到關(guān)斷狀態(tài)時，柵電極中斷體區(qū)中的導(dǎo)電溝道，這允許第二發(fā)射區(qū)（漏區(qū)）的電勢相對于第一發(fā)射區(qū)（源區(qū)）的電勢增加。然而，這也會導(dǎo)致柵電極與第二發(fā)射區(qū)之間的電容(通常被稱為反饋電容)造成柵電極被充電，使得IGBT被迫導(dǎo)通。
為此，英飛凌于2014年9月申請了一項(xiàng)名為“具有降低的反饋電容的IGBT”的發(fā)明專利（申請?zhí)枺?01810491009.5），申請人為英飛凌科技股份有限公司。
圖1IGBT的豎直橫截面圖
圖1是本專利提出的一種IGBT的豎直橫截面圖。IGBT主要指具有第一表面101和第二表面102的半導(dǎo)體本體100。IGBT包括基區(qū)11(漂移區(qū))、第一發(fā)射區(qū)12(源區(qū))、體區(qū)13和第二發(fā)射區(qū)15(漏區(qū))。在半導(dǎo)體本體100中，體區(qū)13被布置在第一發(fā)射區(qū)12與基區(qū)11之間，并且基區(qū)11被布置在體區(qū)13與第二發(fā)射區(qū)14之間。
第二發(fā)射區(qū)15電連接到電極42，該電極形成集電極端子或耦合到IGBT的集電極端子C。柵電極21毗鄰體區(qū)13且通過柵極電介質(zhì)22與體區(qū)13介電絕緣。除此之外，IGBT還包括基電極31，其靠近基區(qū)11且通過基電極電介質(zhì)32與基區(qū)11介電絕緣。
在IGBT關(guān)斷，并且集電極端子C與發(fā)射極端子E之間仍然有正電壓時，空間電荷區(qū)(耗盡區(qū))在基區(qū)11中從體區(qū)13與基區(qū)11之間的pn結(jié)開始擴(kuò)展。在該模式下，集電極端子C處的電勢相對于柵極端子G和發(fā)射極端子E處的電勢可能會增加。參照圖1，柵電極21通過基電極電介質(zhì)32和基電極31分別電容性耦合到基區(qū)11和第二發(fā)射區(qū)15。然而，這種電容性耦合比柵電極21延伸到基區(qū)中并且通過柵極電介質(zhì)與基區(qū)介電絕緣的傳統(tǒng)IGBT中的差。第二發(fā)射區(qū)15到柵電極的這種較差的電容性耦合，相當(dāng)于相對低的基極發(fā)射極(柵極漏極)電容，并且有助于降低體區(qū)13中的反轉(zhuǎn)溝道被導(dǎo)通的風(fēng)險(xiǎn)。
在IGBT的導(dǎo)通狀態(tài)中，在基區(qū)11中沿基電極電介質(zhì)32存在積累溝道。該積累溝道為基區(qū)11中沿基電極電介質(zhì)32的電荷載流子提供了低歐姆電流路徑，并且可以減少IGBT在導(dǎo)通狀態(tài)中的電阻(發(fā)射極端子E與集電極端子C之間的電壓)。而且在該設(shè)計(jì)中，基電極31與漂移區(qū)11之間的基電極電介質(zhì)32還額能降低，在IGBT從導(dǎo)通狀態(tài)切換到關(guān)斷狀態(tài)時基電極電介質(zhì)32的介電擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。
以上就是英飛凌此項(xiàng)專利的介紹，與普通芯片相比，汽車芯片在設(shè)計(jì)方面要求很高，雖然疫情導(dǎo)致車市下滑，但是汽車半導(dǎo)體卻逆流而上。隨著特斯拉等造車新勢力的出現(xiàn)，英飛凌等國際巨頭也開始加快相關(guān)芯片的研發(fā)，以在未來汽車行業(yè)分得一杯羹。
