01IEGT
IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor)是耐压达4KV以上的IGBT系列电力电子器件，通过采取增强注入的结构实现了低通态电压，使大容量电力电子器件取得了飞跃性的发展。 IEGT具有作为MOS系列电力电子器件的潜在发展前景，具有低损耗、高速动作、高耐压、有源栅驱动智能化等特点，以及采用沟槽结构和多芯片并联而自均流的特性，使其在进一步扩大电流容量方面颇具潜力。
压接式IEGT
操作原理
1. IGBT的截面结构和限制集电极-发射极电压的因素
图A显示了传统IGBT的截面结构和N基极区的载流子分布。从集电极到发射极，N基极区的载流子浓度单调递减。为了增加IGBT的集电极-发射极电压，集电极和发射极之间必须有一个深N基极区。但是，深N基极区将导致该区域的载流子浓度较低，随之导致的电阻增加将加大压降，进而将增加导通电压。
图A IGBT的截面视图和载流子分布
因为发射极附近的载流子浓度较低，集电极-发射极电压的增加将导致导通电压增加。
2. IEGT栅极结构的特点和注入增强（IE）效果
图B显示了IEGT的截面结构和载流子分布。IEGT具有与IGBT相似的结构，但是其栅极相比IGBT的栅极更深更宽。该结构增加了栅极至发射极的电阻，从而阻止了载流子通过发射极侧。因此，N基极区中发射极附近的载流子浓度增加。因为这一现象与载流子注入和积聚具有相同的效果，所以也被称为注入增强（IE）效果。即便是在高集电极-发射极电压的条件下，该槽栅结构也有助于减小压降。
图B IEGT的截面视图和载流子分布
发射极附近的载流子浓度增加。因此电子注入增加，进而降低了导通电压。
02IEGT封装与应用
压接型IEGT（PPI）
PPI的所有电气连接都通过压力实现。因为没有引线键合，PPI对热疲劳的抵抗力较强。使用多个PPI串联，即使少数几个PPI因电气故障或损坏而失效，仍可保证系统连续工作。其原因在于故障PPI的集电极和发射极发生了短路。PPI可以同时从集电极和发射极两侧进行冷却。通过采用一个密封的陶瓷和金属外壳，压接型封装具有高度的防潮性，所以可以浸入冷却液进行高效冷却。
（1）PPI的特点
- 1.使用压力进行电气连接
将多个IEGT芯片以阵列形式排列于同一平面上，用上下两侧钼板将单个IEGT芯片从两侧均匀地压接。每个IEGT芯片的集电极和发射极将在机械压力的作用下通过钼板与压接型外壳的相应铜电极接触。既实现了电气连接又实现了散热。
- 2.因密闭封装而具有高可靠性
将惰性气体密封于压接型封装内部，以此防止电极因氧化反应而退化。因此，PPI提供很高的热可靠性。
- 3.卓越的并联操作技术
内部的栅极引线板采用特殊设计用于同时开关所有并联的IEGT芯片，这样使它们在开关时不会干扰彼此和发生振荡。
- 4.抗断裂封装结构
IEGT芯片位于树脂框架中，即使芯片在开关过程中发生熔化或损坏也不易断裂。
（2）PPI安装举例
如右图实例所示，三个串联的PPI垂直压接。
PPI位于散热片之间，然后从上下两侧进行施力以将其牢牢固定。必须要进行精心设置以保证施加到PPI的压力均匀。弹簧有助于减少热收缩以保持恒定压力。
用于高电压直流（HVDC）输电的整流器
HVDC输电应用于远程高效传输可再生能源，例如，从海上风力发电厂到用电现场。发电生成的交流电压被转变成直流电压并通过长距离电缆传输到岸上。在接收端，直流电压又被转变成交流电压以供应给电力消费者使用。PPI用于高压整流器。
静止无功补偿器（SVC）
SVC是用于改进传输网电力质量（例如：功率因数校正）的电气设备。PPI作为高压、大电流功率器件应用于有源SVC应用领域，比如静止无功发生器（SVG）和静止同步补偿器（STATCOM）。
中压逆变器
PPI凭借其方便串联连接和双面冷却的特性，非常适用于大容量逆变器。
模块型IEGT（PMI）
PMI可以旋紧至散热片，从而简化设备组装。PMI采用一个具有低热膨胀系数的Al-SiC底板，具有优化的内部结构和部件。所以，它们不易于产生热疲劳，能改进功率循环能力进而延长使用寿命。PMI封装采用高CTI*材料，所以它对于电痕破坏较不敏感，这样就能改进封装表面的隔离电压。
（1）PMI的特点
- 1.易于组装
许多IEGT芯片采用焊接的方式安装至陶瓷绝缘板上，并通过引线键合的方式连接至模块端子。塑料模块易于使用，因为它从一侧进行散热，并且内部绝缘。
- 2.底板采用Al-SiC复合材料制成
为确保热可靠性，封装底板采用了具有低热膨胀系数的铝碳化硅（Al-SiC）复合材料。
PMI安装举例
通过使用含有两个IEGT的2合1型PMI，即可实现紧凑型逆变器电路。
右图所示实例中采用了三个2合1型PMI。通过使用叠层母排可降低杂散电感。
应用实例
驱动牵引电机的逆变器和整流器应用。
地铁和轻轨系统
PMI也用于通过架空直流线供电以实现轨道牵引驱动的逆变器应用。
风力发电厂
IEGT通常用于风力发电厂中的变流器，用于将风力转变为电能。
IEGT / SiC-SBD混合模块
对于轨道牵引电机控制系统的要求不仅包括低噪声和舒适的乘坐体验，还包括体积小、重量轻和能效高。为满足这些要求，东芝开发了一款采用了碳化硅肖特基二极管（SiC-SBD）的模块型IEGT（PMI）。
SiC：碳化硅
PMI：模块型IEGT
