[发明专利]一种绝缘栅双极型场效应管、组及功率变换器

说明书

本申请公开了一种绝缘栅双极型场效应管IGBT、组及功率变换器，IGBT包括：半导体芯片、设置在半导体芯片周围的栅极引脚、设置在半导体芯片上的发射极区域和n个栅区域；n为大于等于2的整数；n个栅区域中的a个栅区域连接栅极引脚；a大于等于1小于等于n；连接栅极引脚的栅区域的数量a不同时对应IGBT适用于不同的开关频率及损耗；n个栅区域中的n‑a个栅区域连接发射极区域。连接栅极引脚的所有栅区域的周围会形成导电沟道，导电沟通供发射极的注入电子通过，发射极注入电子对应的导电沟道增加，使得集电极和发射极之间的导通压降减小，降低IGBT的导通损耗，对于导通损耗比较小的IGBT可以应用于开关频率较低的场合。

技术领域

本申请涉及电力电子器件技术领域，尤其涉及一种绝缘栅双极型场效应管、组及功率变换器。

背景技术

绝缘栅双极型场效应管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)是由双极型晶体管(BJT，Bipolar Junction Transistor)和绝缘栅型场效应管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。BJT饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大。MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT集合了MOSFET和BJT的优点，即具有输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好，且驱动电路简单，驱动电流小，又具有饱和压降低，耐压高及承受电流大的优点。因此，目前IGBT在电力电子领域的应用越来越广泛。

但是，现有技术中的IGBT，由于工艺复杂或者驱动电路复杂，应用灵活性差。

发明内容

为了解决以上技术问题，本申请提供一种IGBT、IGBT组及功率变换器，能够适应不同的应用场景，灵活性较高。

本申请实施例提供一种绝缘栅双极型场效应管IGBT，包括：半导体芯片、设置在半导体芯片周围的栅极引脚、设置在半导体芯片上的发射极区域和n个栅区域；n为大于等于2的整数，即该IGBT包括多个栅区域；具体可以根据实际需要来选择n个栅区域中的a个栅区域连接栅极引脚；a大于等于1小于等于n；n个栅区域中剩余的n-a个栅区域连接发射极区域；连接栅极引脚的栅区域的数量a不同时对应IGBT适用于不同的开关频率及损耗，例如，开关频率越高，选择较小的a；开关频率越低，选择较大的a。其中IGBT的损耗分为开关损耗和导通损耗，对于开关频率较高的场合，适合用开关损耗较小的IGBT；对于开关频率较低的场合，适合使用导通损耗较小的IGBT。由于本申请实施例提供的IGBT包括多个栅区域，即a可以有多种大小的选择，因此，可以使IGBT的应用更灵活，可以根据不同应用场合来选择不同大小的a。

本申请实施例提供的IGBT的半导体芯片上包括多个栅区域，多个栅区域中的至少一个栅区域可以连接栅极引脚；多个栅区域中的其余栅区域可以连接半导体芯片上的发射极区域。由于本申请实施例提供的IGBT包括多个栅区域，可以根据实际需要选择栅区域连接到半导体芯片的栅极引脚的个数，连接栅极引脚的栅区域的个数不同，则IGBT的电性表现也不同。对于拥有多个栅区域的IGBT，当越多的栅区域连接栅极引脚时，则连接栅极引脚的所有栅区域的周围会形成导电沟道，这些导电沟通供发射极的注入电子通过，即发射极注入电子对应的导电沟道增加，使得集电极和发射极之间的导通压降减小，因此，可以降低IGBT的导通损耗，对于导通损耗比较小的IGBT可以应用于开关频率较低的场合。相反，当越少的栅区域连接栅极引脚时，则形成的导电沟道数量较少，供注入电子通过的导电沟通越少，发射极注入电子的效率越低，则对应的集电极和发射极之间的导通压降将变大，因此，IGBT的开关损耗会降低，但是导通损耗会增加，适用于开关频率要求高的场合。

其中，a个栅区域连接栅极引脚的实现方式可以包括以下两种：

第一种：