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IGBTの『伝導度変調』について！
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IGBTの『伝導度変調』について！

2021年5月30日

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この記事ではIGBTの『伝導度変調』について

  • IGBTの『伝導度変調』とは
  • IGBTの『伝導度変調』の原理

などを図を用いて分かりやすく説明しています。

IGBTの『伝導度変調』とは？

IGBTのオン状態において、高抵抗のN-ドリフト層にP+コレクタ層のキャリア(正孔)が注入されることで、N-ドリフト層の抵抗値が低下します。これを伝導度変調といいます。

伝導度変調により、N-ドリフト層の抵抗値が大幅に減少するため、IGBTは低オン抵抗を実現しています。

もう少し詳しく説明します。

上図にIGBTの構造を示しています。ここでは、コレクタ(C)側のP層をP+コレクタ層、エミッタ(E)側のP層をPエミッタ層と呼びます。

  1. ゲート(G)-エミッタ(E)間およびコレクタ(C)-エミッタ(E)間に正の電圧を印加すると、IGBTがオン状態になります。
  2. IGBT がオンの状態では、P+コレクタ層から正孔(ホール)がN-ドリフト層に注入されます。逆に、N-ドリフト層から電子がP+コレクタ層に注入されます。
  3. N-ドリフト層の少数キャリアは正孔ですが、P+コレクタ層から正孔が注入されることによって、N-ドリフト層内の正孔が平衡値以上の密度となります。
  4. N-ドリフト層に正孔がどんどん注入されます。平衡を保つためには、元の数より多くの電子が必要となり、N+層からチャネルを介して電子がN-ドリフト層に注入されます。
  5. すなわち、N-ドリフト層内の正孔と電子の密度が増加する(キャリア濃度が増加する)ため、導電率が高まります。これを伝導度変調といいます。

補足

  • IGBTにおいて、N-ドリフト層は「不純物濃度が低い」＆「距離が長く設計されている」ため、抵抗値が大きくなっています。
  • 伝導度変調は伝導率変調、導電度変調、導電率変調とも呼ばれています。
  • 伝導度変調は英語では「Conductivity Modulation」と書きます

まとめ

この記事ではIGBTの『伝導度変調』について、以下の内容を説明しました。

当記事のまとめ

  • IGBTの『伝導度変調』について
  • IGBTの『伝導度変調』の原理

お読み頂きありがとうございました。

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