如下圖，是IGBT產品典型的輸出特性曲線，橫軸是C，E兩端電壓，縱軸是歸一化的集電極電流。可以看到IGBT工作狀態分為三個部分：

【 一:截止區 】

CE間電壓小于一個門檻電壓，即背面PN結的開啟電壓，IGBT背面PN結截止，無電流流動。

【 二:飽和區 】

CE間電壓大于門檻電壓后，電流開始流動，CE間電壓隨著集電極電流上升而線性上升，這個區域稱為飽和區。因為IGBT飽和電壓較低，因此我們希望IGBT工作在飽和區域。

【 三:線性區 】

隨著CE間電壓繼續上升，電流進一步增大。到一定臨界點后，CE電壓迅速增大，而集電極電流并不隨之增長。這時我們稱IGBT退出了飽和區。在這個區間內，IGBT損耗增加，發熱嚴重，是需要避免的工作狀態。

圖1 IGBT產品典型輸出特性曲線

為什么IGBT會發生退飽和現象?

這要從IGBT的平面結構說起。IGBT和MOSFET有類似的器件結構，MOS中的漏極D相當于IGBT的集電極C，而MOS的源極S相當于IGBT的發射極E，二者都會發生退飽和現象。下圖所示是一個簡化平面型IGBT剖面圖，以此來闡述退飽和發生的原因。柵極施加一個大于閾值的正壓VGE。則柵極氧化層下方會出現強反型層，形成導電溝道。這時如果給集電極C施加正壓VCE，則發射極中的電子便會在電場的作用下源源不斷地從發射極E流向集電極C，而集電極中的空穴則會從集電極C流向發射極E，這樣電流便形成了。這時電流隨CE電壓的增長而線性增長，器件工作在飽和區。當CE電壓進一步增大，MOS溝道末的電勢隨著VCE而增長，使得柵極和硅表面的電壓差很小，進而不能維持硅表面的強反型，這時溝道出現夾斷現象，電流不再隨CE電壓的增加而成比例增長。我們稱器件退出了飽和區。

審核編輯：湯梓紅