[实用新型]一种带栅极保护的IGBT器件

说明书

本实用新型涉及半导体制造的技术领域，特别是通过改进产品结构实现栅极ESD保护的IGBT器件。

IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的缩写，意为绝缘栅双极型晶体管。IGBT是由BJT（双极型晶体管）与MOSFET（绝缘栅型场效应晶体管）组成的复合全控型电压驱动式电子器件。该器件具有开关频率高、输入阻抗较大、热稳定性好、驱动电路简单、低饱和电压及大电流等特性，被作为功率器件广泛应用于交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动、数码相机、电磁加热设备、UPS、电焊机、风力发电等工业控制和电力电子系统领域中。

IGBT器件由三个电极组成，分别是栅极G、集电极C和发射极E。其中栅极G的氧化层很薄，能承受的电压值非常有限，且与PN结不同的是，氧化层一旦击穿则无法恢复。在实际的生产、应用中，常有被静电（ESD）、尖峰、浪涌等过电压击穿导致的IGBT器件失效现象的出现，器件使用者往往只能从外围电路通过增加元器件、调整线路等措施进行改善、解决，导致整体电路复杂化、使用成本高、装配效率低。

鉴于上述现有技术存在的问题，本实用新型旨在提出一种带栅极保护的IGBT器件，可简化外围电路、降低使用成本、提高装配效率的同时，避免因静电、脉冲尖峰、浪涌导致的失效现象发生，提高产品的可靠性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：

一种带栅极保护的IGBT器件，由三个电极组成，分别是栅极G、集电极C和发射极E，其特征是，在IGBT器件的栅极G与发射极E之间并联有双向稳压二极管D，该双向稳压二极管D与IGBT器件封装在一起。进一步地，所述双向稳压二极管D的阳极相向对接，将加在栅极G与发射极E间的正反向电压箝位。双向稳压二极管（D）的击穿电压（V_Z）按IGBT器件的栅极（G）与发射极（E）之间的驱动电压（U_GE）的1.1倍和IGBT器件的栅极（G）与发射极（E）之间可承受的极限电压（V_GES）的0.9倍之间取值，即V_Z=1.1U_GE～0.9V_GES。

一种带栅极保护的IGBT器件，由三个电极组成，分别是栅极G、集电极C和发射极E，其特征是，在IGBT器件的栅极G与发射极E之间并联有双向稳压二极管D，该双向稳压二极管D与IGBT器件封装在一起。进一步地，所述双向稳压二极管D的阳极相向对接，将加在栅极G与发射极E间的正反向电压箝位。双向稳压二极管（D）的击穿电压（V_Z）按IGBT器件的栅极（G）与发射极（E）之间的驱动电压（U_GE）的1.1倍和IGBT器件的栅极（G）与发射极（E）之间可承受的极限电压（V_GES）的0.9倍之间取值，即V_Z=1.1U_GE～0.9V_GES。

本实用新型具有以下有益效果：1、采用复合封装结构，将IGBT器件与双向稳压二极管以并联的方式封装在一起，形成一个集成度更高的IGBT分立器件，简化用户设计。2、将加在栅极G与发射极E之间的正反向电压箝位，能有效防止栅极氧化层被过电压击穿。解决静电（ESD）、脉冲尖峰、浪涌等导致失效的问题。3、进一步提高产品的可靠性，减少外围电路体积，降低使用和装配成本。

图1为常规IGBT器件的等效示意图；

图2为本实用新型的等效结构示意图。

标号说明：G.栅极C.集电极E.发射极D.双向稳压二极管

参见图1‑图2，本实施例的带栅极保护的IGBT器件，由栅极G、集电极C和发射极E三个电极组成，特别的结构是，在IGBT器件的栅极G与发射极E之间并联有双向稳压二极管D，该双向稳压二极管D与IGBT器件封装在一起。所述双向稳压二极管D的两阳极相向对接，从而将加在栅极G与发射极E之间的正反向电压箝位。