[發明專利]IGBT模塊和電路

有效

• 申請號: 201110320319.9
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN102456678A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: H-P.費爾斯爾;F.J.尼德諾斯泰德;T.拉克;H-J.舒爾策
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L29/08;H01L29/06;H02M1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉春元;盧江

技術領域

本說明書涉及具有并聯電連接的兩個或更多個IGBT（特別地并聯電連接的兩個或更多個功率IGBT）的IGBT模塊和電路的實施例。

背景技術

在IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）中，隔離柵FET（場效應晶體管）用于控制雙極型晶體管。這樣做時，在單個半導體器件中將對隔離柵FET的低損耗和快電壓控制與雙極型晶體管的高電流和低飽和電壓V_CEsat進行組合。相應地，IGBT被廣泛地用在中到高功率應用（例如開關模式電源、逆變器和牽引發動機控制）中。單個功率IGBT可以具有高達大約100?A或更高的電流開關能力，并可以承受高達6?kV或更高的閉鎖電壓。在功率應用中，可以使用并聯連接的多個單獨IGBT的模塊來達到在高閉鎖電壓處高達幾百安培的電流處理能力。

除了閉鎖能力和低飽和電壓V_CEsat外，關斷期間的開關速度和軟化度（softness）（即，軟恢復特性）也是重要的特性。可以在關斷期間發生的過電壓和/或電壓振蕩和/或電流振蕩的方面描述軟化度。在許多應用中，可以期望這些參數低于特定界限。然而，IGBT的更好的軟化度可能伴隨有更高的開關損耗。在電流傳導開啟狀態中，IGBT的漂移區充滿了電荷載體（電子和空穴）的等離子體，從而確保低飽和電壓V_CEsat。在IGBT的關斷或換向（commutation）期間，必須再次去除所存儲的等離子體電荷。漂移區中空穴和電子的重新組合通常是次要的。相應地，通常在飽和電壓V_CEsat與IGBT和IGBT模塊分別的軟化度之間還存在權衡關系。

發明內容

根據一個實施例，提供了一種IGBT模塊。所述IGBT模塊包括第一IGBT，所述第一IGBT具有第一半導體襯底、集電極、柵電極、發射電極和具有增益因子的集電極側晶體管。所述集電極側晶體管是在第一襯底中形成的。所述IGBT模塊還包括第二IGBT，所述第二IGBT具有第二半導體襯底、與所述第一IGBT的集電極電連接的集電極、與所述第一IGBT的柵電極電連接的柵電極以及與所述第一IGBT的發射電極電連接的發射電極。所述第二IGBT還包括在第二襯底中形成的集電極側晶體管。所述第二IGBT的集電極側晶體管具有與所述第一IGBT的增益因子不同的第二增益因子。

根據一個實施例，提供了一種IGBT模塊。所述IGBT模塊包括至少第一IGBT和至少第二IGBT。所述第一IGBT包括第一半導體襯底并具有關斷所述IGBT模塊期間的第一軟化度。所述第二IGBT包括第二半導體襯底并具有關斷所述IGBT模塊期間的第二軟化度。所述第二軟化度與所述第一軟化度不同。

根據一個實施例，提供了一種電子功率器件。所述電子功率器件包括共柵極端子、共集電極端子、共發射極端子、第一IGBT和第二IGBT。所述第一IGBT包括第一半導體襯底、與所述共集電極端子電連接的第一集電極、與所述共柵極端子電連接的第一柵電極以及與所述共發射極端子電連接的第一發射電極。所述第二IGBT包括第二半導體襯底、與所述共集電極端子電連接的第二集電極、與所述共柵極端子電連接的第二柵電極以及與所述共發射極端子電連接的第二發射電極。所述電子功率器件還包括第一電阻器和第二電阻器和/或第一集電極側晶體管和第二集電極側晶體管和/或外部電容器。所述第一電阻器連接在所述共柵極端子與所述第一柵電極之間，并且所述第二電阻器連接在所述共柵極端子與所述第二柵電極之間。所述第一電阻器與所述第二電阻器不同。所述第一集電極側晶體管是在第一襯底中作為所述第一IGBT的一部分形成的，并具有第一增益因子。所述第二集電極側晶體管是在第二襯底中作為所述第二IGBT的一部分形成的，并具有與所述第一增益因子不同的第二增益因子。所述外部電容器連接在所述第一柵電極與所述第一發射電極和所述第一集電極之一之間，或者連接在所述第二柵電極與所述第二發射電極和所述第二集電極之一之間。

根據一個實施例，提供了一種IGBT模塊。所述IGBT模塊包括：共集電極端子；第一IGBT，具有第一半導體襯底，所述第一半導體襯底具有與所述共集電極端子歐姆接觸的集電極區；以及第二IGBT，具有第二半導體襯底，所述第二半導體襯底具有與所述共集電極端子歐姆接觸的集電極區。所述第二IGBT的集電極區的摻雜濃度比所述第一IGBT的集電極區的摻雜濃度低至少50%。