IGBT的構(gòu)造和功率MOSFET的對比如圖1-1所示。IGBT是通過在功率MOSFET的漏極上追加p+層而構(gòu)成的，從而具有以下種種特征。

(1)MOSFET的基本結(jié)構(gòu)(2)IGBT的基本結(jié)構(gòu)

圖1-1功率MOSFET與IGBT的構(gòu)造比較

1.1電壓控制型元件

IGBT的理想等效電路，正如圖1-2所示，是對pnp雙極型晶體管和功率MOSFET進(jìn)行達(dá)林頓連接后形成的單片型Bi-MOS晶體管。

因此，在門極—發(fā)射極之間外加正電壓使功率MOSFET導(dǎo)通時，pnp晶體管的基極—集電極間就連接上了低電阻，從而使pnp晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)。

此后，使門極—發(fā)射極之間的電壓為0V時，首先功率MOSFET處于斷路狀態(tài)，pnp晶體管的基極電流被切斷，從而處于斷路狀態(tài)。如上所述，IGBT和功率MOSFET一樣，通過電壓信號可以控制開通和關(guān)斷動作。

圖1-2理想的等效電路

1.2耐高壓、大容量

IGBT和功率MOSFET同樣，雖然在門極上外加正電壓即可導(dǎo)通，但是由于通過在漏極上追加p+層，在導(dǎo)通狀態(tài)下從p+層向n基極注入空穴，從而引發(fā)傳導(dǎo)性能的轉(zhuǎn)變，因此它與功率MOSFET相比，可以得到極低的通態(tài)電阻。

解說（請參照圖1-1閱讀下面的解說）

下面對通過IGBT可以得到低通態(tài)電壓的原理進(jìn)行簡單說明。

眾所周知，功率MOSFET是通過在門極上外加正電壓，使p基極層形成溝道，從而進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)的。此時，由于n發(fā)射極（源極）層和n基極層以溝道為媒介而導(dǎo)通，MOSFET的漏極—源極之間形成了單一的半導(dǎo)體（如圖1-1中的n型）。它的電特性也就成了單純的電阻。該電阻越低，通態(tài)電壓也就變得越低。但是，在MOSFET進(jìn)行耐高壓化的同時，n基極層需要加厚，（n基極層的作用是在阻斷狀態(tài)下，維持漏極—源極之間所外加的電壓。因此，需要維持的電壓越高，該層就越厚。）元件的耐壓性能越高，漏極—源極之間的電阻也就增加。正因?yàn)槿绱?，高耐壓的功率MOSFET的通態(tài)電阻變大，無法使大量的電流順利通過，因此實(shí)現(xiàn)大容量化非常困難。

針對這一點(diǎn)，IGBT中由于追加了p+層，所以從漏極方面來看，它與n基極層之間構(gòu)成了pn二極管。因?yàn)檫@個二極管的作用，n基極得到電導(dǎo)率調(diào)制，從而使通態(tài)電阻減小到幾乎可以忽略的值。因此，IGBT與MOSFET相比，能更容易地實(shí)現(xiàn)大容量化。

正如圖1-2所表示的理想的等效電路那樣，IGBT是pnp雙極型晶體管和功率MOSFET進(jìn)行達(dá)林頓連接后形成的單片級聯(lián)型Bi-MOS晶體管。此外，IGBT與雙極型晶體管的芯片和功率MOSFET的芯片共同組合成的混合級聯(lián)型Bi-MOS晶體管的區(qū)別就在于功率MOSFET部的通態(tài)電阻。在IGBT中功率MOSFET部的通態(tài)電阻變得其微小，再考慮到芯片間需要布線這一點(diǎn)，IGBT比混合級聯(lián)型Bi-MOS晶體管優(yōu)越。