IGBT의 동작 원리

IGBT의 동작 원리

하기의 등가회로와 단면 구조도를 사용하여, IGBT의 동작 원리에 대해 설명하겠습니다.

IGBT의 동작 원리를 나타내는 등가회로와 단면 구조도

IGBT는 이미터에 대해 플러스의 콜렉터 전압 V_CE를 인가하고, 마찬가지로 이미터에 대해 플러스의 게이트 전압 V_GE를 인가하면 ON 상태가 되어, 콜렉터 – 이미터 사이가 도통되고 콜렉터 전류 I_C가 흐릅니다.

이 동작을 등가회로에서 보면, 플러스의 V_GE가 인가되면 Nch MOSFET가 ON되어 PNP 트랜지스터에 베이스 전류 I_B가 흐릅니다. 그 결과 PNP 트랜지스터가 도통되어 IGBT의 콜렉터에서 이미터로 I_C가 흐르게 됩니다.

단면 구조도에는 내부의 전자와 정공 (홀)의 동작을 나타내었습니다. 게이트에 플러스의 V_GE를 인가하면 게이트 전극 바로 아래의 P+층에 전자가 모여 채널이 형성됩니다. 이것은 MOSFET가 도통하는 원리와 기본적으로 동일합니다. 이에 따라, IGBT의 이미터에서 공급되는 전자는 N+층 ⇒ 채널 ⇒ N- 드리프트층 ⇒ P+ 콜렉터층으로 이동합니다. 반면에 P+ 콜렉터층에서는 정공 (홀)이 N- 드리프트층에 공급됩니다. 이 층을 드리프트층이라고 부르는 것은, 전자와 정공 양쪽의 캐리어가 이동하는 것에서 유래되었습니다. 즉 이미터에서 콜렉터로 전자가 이동한다는 것은 콜렉터에서 이미터로 전류 I_C가 흐른다는 것입니다.