IGBT - 4

Funzionamento dell' IGBT

Lo stato di conduzione dell' IGBT è dipendente dalla tensione Vge presente tra il gate e l'emettitore. Sia Vth la tensione di soglia del MOS. Se la tensione Vge è minore della Vth nessun strato di inversione si crea sotto il gate ed il dispositivo si trova nello stato off. La tensione presente tra collettore ed emettitore si va a localizzare nella giunzione formata dal body e dalla zona LDB in cui si estende la regione di svuotamento. Quando la Vge supera la tensione di soglia Vth, si viene a formare al di sotto dell'ossido di gate, uno strato di inversione che origina il canale con conseguente passaggio di corrente nel MOS dello IGBT. Se si applica una tensione positiva al collettore dello IGBT la giunzione substrato_drift si polarizza direttamente permettendo una iniezione di lacune che modula la conducibilità della zona di drift da cui scaturisce la riduzione della caduta di tensione d'uscita nello stato on. La giunzione che si forma tra body e drift si polarizzerà inversamente e verrà attraversata dalle lacune provenienti dalla regione drift, per cui il body funzionerà' dunque da collettore per il transistor PNP.

Comportamento statico

Tenendo conto della distinzione nell' IGBT di una parte MOS e una BJT e dei simboli usati in Fig. 2a si può scrivere per Vge >Vth :

                                                                          (4) 

inoltre in condizione di saturazione per il MOS si può scrivere: 

                                                           (5) 

combinando la (4 ) e la (5) si ottiene: 

                                          (6) 

La modulazione dello spessore di base da parte della tensione Vce porta ad una modulazione di BF (effetto Early) che si manifesta in un cambiamento della pendenza delle curve Io = f (Vce). Per tenere conto di tale effetto si modifica la (6) nel modo seguente: 

                                        (6a)

In particolare, nei dispositivi asimmetrici a partire da una certa tensione VN, corrispondente a quella per cui si ha l'intero svuotamento della zona LDB, si nota un abbassamento della tensioni di Early VAF come mostrato in Fig. 5.