IGBT综述分析
简述IGBT的主要特点和工作原理
简述IGBT的主要特点和工作原理一、简介IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor，是一种复合全控电压驱动功率半导体器件。
由BJT（双极晶体管）和IGFET（绝缘栅场效应晶体管）组成。
IGBT兼有MOSFET 的高输入阻抗和GTR 的低导通压降的优点。
GTR 的饱和电压降低，载流密度大，但驱动电流更大。
MOSFET的驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。
IGBT结合了以上两种器件的优点，驱动功率小，饱和电压降低。
非常适合用于直流电压600V及以上的变流系统，如交流电机、逆变器、开关电源、照明电路、牵引驱动等领域。
IGBT模块是由IGBT（绝缘栅双极晶体管）和FWD（续流二极管）通过特定的电路桥封装而成的模块化半导体产品。
封装后的IGBT模块直接应用于逆变器、UPS不间断电源等设备。
IGBT模块具有节能、安装维护方便、散热稳定等特点。
一般IGBT也指IGBT模块。
随着节能环保等理念的推进，此类产品将在市场上越来越普遍。
IGBT是能量转换和传输的核心器件，俗称电力电子器件的“CPU”，广泛应用于轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车、新能源设备等领域。
二、IGBT的结构下图显示了一种N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构。
N+区称为源极区，其上的电极称为源极（即发射极E）。
N基区称为漏区。
器件的控制区为栅极区，其上的电极称为栅极（即栅极G）。
沟道形成在栅区的边界处。
C 极和E 极之间的P 型区域称为子通道区域。
漏极区另一侧的P+ 区称为漏极注入器。
它是IGBT独有的功能区，与漏极区和子沟道区一起构成PNP双极晶体管。
它充当发射极，将空穴注入漏极，进行传导调制，并降低器件的通态电压。
《N沟道增强型绝缘栅双极晶体管》IGBT的开关作用是通过加正栅电压形成沟道，为PNP（原NPN）晶体管提供基极电流，使IGBT导通。
反之，加反向栅压消除沟道，切断基极电流，就会关断IGBT。
IGBT 串联技术综述
3.1.2 复位RCDபைடு நூலகம்位技术 F.V.Robinson等人于2007年提出了基于复位原
理的RCD钳位技术[4]如3所示。这种方法拥有RC或 RCD缓冲电路的简单性，并很容易被应用在电路中。 且由于缓冲电容没有完全放电，所以功率损耗较为 减少。其中Vrst=VDC/n(n为串联功率管的个数)。 3.2 门侧控制技术
二极管被击穿，此时一个额外的信号会加在驱动上， 最终实现对过电压的控制。该法电路简单，容易实 现。但是当某个开关管被钳位后齐纳二极管承受较 大的电压并流过电流，这时它上面有很大的损耗。 因此效率会受到影响。 b) 齐纳二极管、电容钳位电路
为了改进齐纳二极管钳位技术，J.Saiz等人于 2001年提出如图12所示电路[14]。与齐纳二极管钳位 技术相比，增加了一个电容C1，两个电阻R1和R2 与另外一个齐纳二极管Z2。当某个开关管的集电极 电压达到Z1的击穿电压时，由于C1的存在使得Cgs 增大，这个开关管的速度被减缓。Z2实现了集电极 -发射极电压被钳位在需要的值。J.Saiz采用这种方 法在300kV/400A的电路中，使用3只1700V的IGBT 进行了实验。通过对电路中各个参数的影响进行分 析后发现，IGBT拖尾电流的不同会严重影响钳位电 路的功率损耗，尤其是钳位齐纳二极管Z1，同时仔 细设计钳位电路的参数可以对平衡效果、损耗和电 路体积之间进行折中。
以上的有源补偿方法，每个功率管的端电压都 需要采样反馈给控制电路。这导致了电路的复杂化， 并且随着驱动电路器件数量的增加，控制电路的可 靠性降低。J.W.Baek等人于2000年提出如图9所示电 路[11]实现了对端电压钳位作用。该电路由两个电容、 一个二极管和三个电阻组成，全部为无源器件。图9 中R1和R2实现串联IGBT的静态均压，而C1和C2实现 动态均压。当串联的每一个IGBT端电压均衡时，二 极管D阻断了辅助电路与驱动信号，这时候辅助电 路不影响开关管。这个辅助电路主要有6个工作模 态，在文献[11]中有具体的分析。辅助电路同时解决 了动态和静态平衡问题。且它的动态性能很好，不
IGBT物理结构及其性能浅说
IGBT物理结构及其性能浅说IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种广泛应用于功率电子领域的半导体器件。
它是MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）和BJT（双极性结型晶体管）的结合体，融合了两者的优点，具有高开关频率、低导通压降和高功率处理能力的特点。
IGBT的基本结构包括PN结组成的嵌入式的双极型结型晶体管和金属-氧化物-半导体(MOS)栅极结构。
它的主要组成部分包括N型注入区、P型注入区、N型阻挡层、P型嵌入区和MOS栅极结构。
N型注入区和P型注入区形成PN结，N型阻挡层用于隔离表面PN结和加高击穿电压，P型嵌入区用于增强PN结的耐压能力，MOS栅极结构用于控制PN结的导电性。
IGBT的工作原理可以简单概括为三个阶段：导通阶段、关断阶段和过渡阶段。
在导通阶段，高电压施加在PN结上，导电发生在PN结的欧姆电极。
这个过程中，MOS栅极结构导致导电层带电荷重新分布。
在关断阶段，栅极电压降低，在PN结的有限电导条件下进入关断状态。
在过渡阶段，电流从导通到关断状态过渡。
IGBT的性能取决于多个因素。
首先，IGBT具有高击穿电压能力，这使得它能够承受较高的电压。
其次，IGBT具有低导通压降，使其适用于高效能力电子系统。
第三，IGBT具有高开关速度，这意味着在开关操作时能够迅速响应。
此外，IGBT还具有较高的电流承载能力和较低的开关损耗。
IGBT的应用非常广泛，包括电力电子转换、驱动系统、电动车、太阳能和风能发电等。
在电力电子转换中，IGBT广泛应用于逆变器、交流调压器和电压调制器等设备，用于稳定电力和转换电力。
在电动车中，IGBT被用于控制电池电流，控制电机转速和电动机转矩。
在可再生能源领域，IGBT被用于控制和转换太阳能和风能发电系统的电能。
总而言之，IGBT是功率电子领域中一种重要的半导体器件，它融合了MOSFET和BJT的优点，具有高开关频率、低导通压降和高功率处理能力的特点。
IGBT串联技术进展综述
IGBT串联技术进展综述摘要综述了IGBT串联技术的背景，技术难点及原因。
总结介绍了近年来国际上IGBT的主要串联技术其应用情况，并对比分析了各种技术的优缺点。
关键词IGBT；串联均压；主动控制0引言换流器大都使用绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）作为开关器件。
由于器件的容量限制，在进行较大功率变换的场合，如灵活交流输电、高压固态开关、直流输电等需要采用一定的措施来提升装置的容量，常用的有多电平、移相变压器、级联技术、模块化多电平或者串联技术等。
1串联技术难点IGBT串联静态电压不平衡的主要原因是静态参数不一致，如饱和导通压降和断态漏电流差异。
动态电压不平衡主要原因是：驱动电路的时间延迟和驱动电流差异；IGBT器件导通和关断延迟时间差异；导通过程电压下降率和电路上升率差异；关断过程电压升率和电流下降率差异；线路杂散电感差异。
2IGBT串联技术2.1无源缓冲电路文献[1]采用了无源缓冲电路进行IGBT串联均压，该方法的显著特点就是简单，缺点就是增加了系统损耗，存在门极延迟时间。
文献[2]采用主动能量恢复的缓冲电路，用传统的感性导通、容性关断缓冲电路控制动态电压，有源电路将缓冲电路的能量恢复给直流母线，减小了损耗。
文献[3]文中用3300V/1200A IGBT串联，通过简单可靠的辅助电路，实现了器件均压。
同时与单个6500V IGBT模块做了比较。
在开关损耗、电压电流变化率方面有优势。
2.2主动控制技术主动控制的目的在于：1）减小di/dt和dv/dt，降低IGBT器件开关应力、降低EMI水平；2）降低开关损耗；3）降低导通时电流过冲值和关断时电压过冲值；4）减小导通和关断延迟时间。
文献[4]提出了主动门极控制技术可以根据预先设定的参考信号控制IGBT的开关特性，通过改变导通时的参考信号，二极管恢复特性可以优化。
总结IGBT串联均压的二种方法优缺点如下：1）无源缓冲电路：通过无源器件决定开关动态性能，是一种有效的均压方法，但会增加整体的功率损耗。
IGBT功率模块封装失效机理及监测方法综述
IGBT功率模块封装失效机理及监测方法综述IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）功率模块是一种集成了功率MOSFET和双极晶体管结构的半导体器件，广泛应用于高功率和高频率开关电源和电力电子应用中。
IGBT功率模块的性能和可靠性对电力系统的稳定运行起着至关重要的作用。
然而，由于工作环境的恶劣以及运行的高电流和高温度等因素，IGBT功率模块容易出现封装失效，影响其性能和寿命。
1.焊接疲劳：由于功率模块在工作过程中会不可避免地受到温度循环的作用，焊接接点易受到热应力的影响，导致焊接疲劳和裂纹的产生，从而引起焊点脱落和模块间隙增大。
2.焊接接触不良：焊接接点的不良接触会导致接触电阻升高，并在高功率运行时产生局部过热，导致接触界面松动，增加电阻和损耗。
3.热膨胀不匹配：由于功率模块中不同材料的热膨胀系数不同，工作过程中温度变化引起的热膨胀不匹配会导致模块内部应力的积累，从而损坏封装材料。
4.熔敷金属扩散：在高温环境下，熔敷金属会发生扩散，导致金属间的相互渗透和细化，降低导电和导热性能。
为了监测和评估IGBT功率模块的封装失效，可采用以下方法：1.热循环试验：通过将功率模块置于高温和低温交替的环境中，模拟实际工作条件下的热循环，以评估模块封装对温度变化的适应性和寿命。
2.压力测试：通过施加一定的机械压力，并在高温、高湿环境下测试，检测模块封装是否存在裂纹、脱落等问题，评估其可靠性。
3.红外热像仪：使用红外热像仪可以检测模块工作过程中的温度分布和局部过热现象，及时发现模块的温度异常情况。
4.电流监测：通过在模块输入和输出端接入电流传感器，实时监测电流波形和变化，以判断IGBT功率模块的工作状态和性能。
5.静电放电检测：静电放电是导致功率模块损坏的重要因素之一，可使用相关设备对模块进行静电放电测试，评估其抗静电能力。
综上所述，IGBT功率模块封装失效机理主要包括焊接疲劳、焊接接触不良、热膨胀不匹配和熔敷金属扩散等问题。
IGBT工作原理
IGBT工作原理概述：IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种高压、高电流功率开关器件，广泛应用于电力电子领域。
本文将详细介绍IGBT的工作原理，包括结构、工作模式和特性分析。
一、结构：IGBT由PNP型晶体管和NPN型晶体管组成，两个晶体管共享一个N型区域，中间被一个绝缘层隔开。
晶体管的结构使得IGBT既具有MOSFET的高输入电阻特性，又具有Bipolar Transistor的高电流承载能力。
二、工作模式：1. 关断状态：IGBT的控制极（Gate）施加负电压，使得P型区域与N型区域之间形成反向偏置，导致晶体管的PN结截断，IGBT处于关断状态。
2. 开通状态：IGBT的控制极施加正电压，形成正向偏置，使得P型区域与N型区域之间形成导通通道。
此时，通过控制极的电流可以控制IGBT的导通和截断。
三、工作原理：1. 开通过程：当控制极施加正电压时，形成正向偏置，P型区域的空穴和N型区域的电子会相互扩散并重新组合，形成导通通道。
同时，由于控制极的电流非常小，所以可以忽略控制极的电流对导通过程的影响。
因此，IGBT的导通主要由两个PN结之间的电压来决定。
2. 关断过程：当控制极施加负电压时，形成反向偏置，导致PN结截断。
此时，由于控制极的电流非常小，所以可以忽略控制极的电流对截断过程的影响。
因此，IGBT的截断主要由两个PN结之间的电压来决定。
四、特性分析：1. 低开通电压降：IGBT的开通电压降（VCEsat）非常低，通常在1-2V之间。
这意味着在导通状态下，IGBT可以承受较低的功耗。
2. 高电流承载能力：由于IGBT具有双极型晶体管的结构，因此具有较高的电流承载能力。
普通来说，IGBT的电流承载能力可达几百安培至几千安培。
3. 快速开关速度：IGBT的开关速度较快，通常在数十纳秒至几微秒之间。
这使得IGBT在高频率应用中具有优势。
4. 温度敏感性：IGBT的导通电压降和截断电压升会随着温度的变化而变化。
IGBT技术发展综述
IG BT技术发展综述叶立剑,邹勉,杨小慧(南京电子器件研究所,南京210016)摘要:绝缘栅双极晶体管(IG BT)自问世以来,在结构设计、加工工艺和应用开发等方面得到了很大的发展。
概述了IG BT的一般结构和发展历史,着重介绍了近年来几个专利技术中IG BT结构设计和制造方面的新进展。
特别是宽禁带半导体材料SiC的异军突起,为IG BT技术开辟了一个新的发展空间。
关键词:绝缘栅双极晶体管;专利;碳化硅;掺砷中图分类号:T N389 文献标识码:A 文章编号:10032353X(2008)1120937204R evie w on Development of IGBT TechnologyY e Lijian,Z ou Mian,Y ang X iaohui(Nanjing Electronic Devices Institute,Nanjing210016,China)Abstract:Since insulated gate bipolar transistor(IG BT)appeared,its structure design,processing and application are developed greatly.The general structure and developed history of IG BT are briefly described and new progress for its structure design and manu facture related to several patent technologies in recent years are introduced.S pecially,a new developing domain is opened up for IG BT technology because the wide2bandgap semiconductor SiC is coming to the fore.K ey w ords:IG BT;patent;SiC;As2dopingEEACC:26500 引言能源消耗日益增大,特别是电力的需求矛盾日趋尖锐,大力发展新型电力电子器件已成为一项重要课题,IG BT是现在乃至将来小型化、低噪声、智能化和高性能的中、小容量电力电子装置的首选器件,尤其是IG BT模块及电脑电路一体化的智能功率模块(IPM)与先进的ASIC和现场可编程门阵列(FPG A)等智能控制相结合,将使未来电力电子装置的体积大为缩小。
IGBT原理分享
IGBT原理分享IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种广泛应用于各种领域的功率半导体器件，它综合了金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）和双极型晶体管（BJT）的优点，具有高电压和高电流承受能力以及低开关损耗的特点。
在本篇文章中，我们将分享IGBT的工作原理和特性。
IGBT的结构和普通的MOSFET相似，由PNP双极晶体管和NPN双极晶体管组成。
IGBT的三个主要区域是N区（n-drift区）、P区和N区（n＋区）。
N区（n-drift区）是电流承受区，负责承受高电流；P区是控制区，负责控制电流的流动；N区（n＋区）是电流输入区，负责输入电流。
IGBT的工作原理如下：1. 假设IGBT处于关闭状态，当加在控制极（G极）上的电压高于其极限电压（Vge）时，G极和E极之间的漏极结形成导通通道。
这个时候N区（n-drift区）的外加电压开始增加，当达到Vge阈值时，N区（n-drift区）上的电流开始流动。
2. 当N区（n-drift区）上的增加电压导致P区和N区（n＋区）之间的势垒产生。
如果这种势垒足够高，那么电子-空穴对将会产生，从而形成P-I-N结构。
3. 在电子-空穴对的作用下，电子从N区（n＋区）注入到P区，空穴从P区注入到N区（n＋区）。
在P区，由于电子与空穴的再组合作用，形成了发射区。
发射区的电流以JFET的方式增加。
而在N区（n-drift 区），由于受到输入电流的作用，形成了漏极区。
漏极区的电流以MOSFET的方式增加。
4. 当N区（n-drift区）上的电流达到一定的值时，它将超过NPN 双极晶体管的饱和电流，导致NPN区将进入饱和状态。
这时候，晶体管具有较低的导通电压降和较高的电流承受能力。
IGBT的特性如下：1.高电压承受能力：IGBT能够承受数百伏特的高电压，在高压应用中非常有用。
2.高电流承受能力：IGBT能够承受几千安培的电流，使其适用于高功率应用。
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IGBT发展综述引言由于电能的广泛应用，所以与之相关的功率处理器件应运而生。
作为电力电子器件发展的核心，功率半导体器件在相当大的程度上决定了各种电力电子体系的运作可靠性以及实现所需成本，因而成为现代电力电子技术发展的重要环节之一。
电力电子技术是一门应用在电力领域的新兴电子技术，就是利用电力电子器件（如晶闸管、IGBT、MOSFET 等）对电能进行变换与控制的技术。
自1957年美国GE公司研制出世界上第一个工业晶闸管开始，电力电子技术得到了迅猛的发展，在当前信息化和工业化社会中，电能的利用无处不在，小到家庭的照明系统，大到机车的牵引，电力电子技术因其功能特征具有高效节能、智能便捷而得到越来越多的应用，在世界范围内，用电总量经过电力电子装置变换和调节的比例已经成为衡量用电水平的重要指标。
功率半导体器件作为电力电子技术的基础，其主要用于电力系统的传输、变换、配送，机车牵引，工业节能，以及智能电路控制系统。
自半导体器件发明以来，依次出现了功率二极管、功率三极管、晶闸管、可控硅、MOSFET、IGBT、Cool MOS 等[4]，根据其工作方式的不同，主要分作两大类：其中一类是门极电流来驱动的器件，其主要代表是晶闸管、可控硅等；另外一类是新型的门极电压控制器件，其主要代表是MOSFET、IGBT 等，这种新型器件驱动电路简单，能实现较高的工作频率。
在其主要范围和应用领域内具有各自的优势。
从以往电力电子技术的发展历史可以看出，功率电子技术是随着理论研究的提高与制造工艺技术的革新而迅速发展的。
自1982 年，通用电气公司和美国无线电公司为解决MOSFET 在高压应用时导通损耗与耐压水平之间的矛盾而提出了绝缘栅双极晶体管（Insulate Gate BipolarTransistor，IGBT）的结构。
为了更进一步改善IGBT 的性能，研究人员针对IGBT的三个重要结构，即MOS 结构、N 型基区（包括N+缓冲层）和P+集电极区，考虑了能够提高器件电特性参数的改进方，尤其是在改善正向饱和压降V CE(sat)和关断时间t off 之间的折中关系方面不遗余力。
IGBT提出以来，已经历三十几年的快速发展，各大科研机构及功率半导体公司争先投入巨额资金开发IGBT器件。
随着工艺水平的不断提高以及工艺设备的不断更新与换代，其电性能参数与可靠性也日趋完善。
针对不断发展起来的IGBT 产品，人们多以各阶段V CE(sat)和t off 的典型值作为划分的依据。
1.按照漂移区的发展历程IGBT 最早出现的产品是PT-IGBT（punch-through IGBT，穿通型IGBT），它是在较厚的高浓度P+衬底上外延生长一层N+缓冲层，再外延生长一层N-层，然后在外延层N-的表面制作MOS 结构部分，最终形成PNPN 四层结构[8]，由于PT-IGBT 的N-外延层厚度比较小，器件发生击穿之前，N-区完全耗尽，电场在N+缓冲层截止，最后器件击穿时，器件纵向电场呈梯形分布，因此这种用外延层工艺制造的IGBT 器件称为PT-IGBT，这种穿通型器件唯一的优点是正向压降很低。
PT-IGBT的硅片外延层较厚，制造工艺复杂，价格比较高，并且PT-IGBT的P+集电区厚度很大，浓度高，器件正向工作时，空穴注入效率很大，直接导致器件关断时的拖尾电流和关断时间很大。
为了解决这一问题，需要采用寿命控制技术，这就导致PT-IGBT 的正向压降具有负的温度系数，这对器件的并联是不利的。
并且高温情况下，器件容易烧毁。
因此，PT-IGBT适合于低频低温条件下工作。
NPT-IGBT（Non Punch through-IGBT,非穿通IGBT）是使用FZ 硅在正面制作MOS 结构后，将背面减薄至所需要的厚度，再进行背部 B 离子注入，形成P 型集电极，最终形成PNPN 四层结构，与PT–IGBT 名字由来相同，NPT-IGBT 结构在器件正向阻断击穿时，未耗尽至P 集电极区，电场在N-漂移区截止，纵向电场呈三角形分布，因此称为非穿通型IGBT。
NPT-IGBT 结构背部采用离子注入的方式，并且退火温度很低，形成的P 型集电极区的浓度和厚度很低，这样器件正向导通过程中，集电极空穴注入效率很低，IGBT 关断过程中，N-区的载流子可以很快的复合掉，这有利于提高器件的开关速度。
NPT-IGBT 具有正温度系数，易于器件的并联。
因此，NPT 型IGBT 结构的出现是功率器件的重大突破，它使得相互矛盾的各个参数性能得到全面的改善，使得器件能够运用到高温高功率领域，具有较高的可靠性，完美解决了PT 型IGBT 的不足。
随着器件耐压的提高，NPT 型IGBT 结构的芯片厚度较大，导致器件的导通电阻及开关损耗增大。
PT 型IGBT 芯片因为具有电场截止层而具有较低的正向压降，所以，在NPT 结构的基础上也采用电场截止层即FS 层，可以有效的降低芯片的正向压降和开关损耗，这种器件称为FS-IGBT。
工艺上，FS-IGBT 使用的是FZ 硅片，在制造正面MOS 部分前，通过离子注入或者扩散的方法形成背部N-buffer层，最后背部 B 离子注入，最终形成PNPN 四层结构，FS-IGBT兼具了NPT 型与PT 型IGBT 的优点，制造方法不是像PT 型器件那样做在P+衬底上，而是使用统一的FZ 硅片，采用透明集电区技术，因而集电极的发射效率很低，而不需要像PT-IGBT 那样采用寿命控制技术。
因此，FS-IGBT 的工作更类似NPT-IGBT 而不是PT-IGBT，具有正温度系数，易于器件并联。
然而FS-IGBT 的工作性能并不是那么完美，FS-IGBT 正向工作时N-buffer 层存储的载流子浓度较小，器件关断时，器件耗尽到N-buffer 层时，抽取的载流子浓度减小，电流迅速下降，产生较高的di/dt,这种电流的突变会产生较高的电压过冲，甚至对器件产生损坏。
为了改善器件关断过程中产生的高的电压过冲，在器件FS 层进行优化改进，采用软穿通(SPT)结构。
SPT 结构的缓冲层采用扩散工艺，缓冲层的厚度较大，浓度低，并且浓度变化梯度较小，因此器件正向导通过程中由N-区过渡到N+缓冲层的载流子浓度变化较小，当器件关断过程中电流变化较小，从而降低了过冲电压，使得电流下降区域与拖尾点更加平稳，改善器件EMC特性。
2.按MOS 结构来划分IGBT 可分为平面型IGBT 和沟槽栅IGBT 两种，前者具有更低的饱和电流，因而短路能力更好，然而，后者的正向导通电阻R ON 中没有JFET 电阻，正向导通压降较低。
Trench-FS 型IGBT 有效结合了两种技术的优势，将沟槽栅结构与场终止结构做在了同一器件中，不仅导通损耗低，抗闩锁能力得到了进一步增强，而且短路能力也有所提高，此外，一些最新的产品还通过优化电场截止缓冲层等方式，大幅提高了相关的优良指数，比如，富士公司第六代V 系列IGBT、英飞凌公司第五代Trench-stop 系列等。
近年来，随着工艺水平的不断发展，发射极载流子浓度增强技术也在不断的发展。
2010年ManabuTakei等人通过在p-base层下方引入埋氧化层的方式提出了DB(Dielectric Barrier)IGBT结构，埋人器件p-base层下方的氧化层直接将大部分p-base层和N型漂移区隔离开来。
在正向导通时，埋氧层直接阻止空穴流向p-base层，从而在埋氧层下形成空穴的积累达到载流子浓度增强的效果。
2012-2013年Masakiyo Sumitomo等人连续报道了通过优化沟槽刻蚀工艺实现的PNM(PartiallyNarrow Mesa Structure)IGBT结构，并通过应用双栅控制技术对器件性能进行了优化，获得了优异的正向导通压降和关断损耗的折中该结构具有上细下粗的沟槽栅结构，从而在不需要进一步减小沟槽栅间距的情况下实现了栅极下方空穴的积累，实现了载流子浓度增强的目的。
2013年Jun Hu等人通过利用沟槽提供的电场屏蔽作用实现了高性能的平面栅发射极载流子增强结构，并获得了小的栅电容和大的短路安全工作区。
同时，为了改善传统CSTBT结构载流子存储层掺杂浓度与器件耐压之间的矛盾关系，进一步优化正向导通时漂移区的载流子浓度分布，在传统CSTBT结构的基础上笔者进一步提出了具有P型埋层结构的CSTBT结构。
3.集电极工程技术和逆导型IGBTIGBT的关断过程就是IGBT基区中存储的大量过剩载流子的复合和抽取过程。
如果能够降低基区中存储的过剩载流子数目并在器件关断时提供载流子的抽取通道，则显然能够有效的减小器件的关断时间，当然这在一定程度上会减弱器件正向导通时的电导调制效应，增加正向导通压降。
降低器件集电极注入效率是减小基区中存储的过剩载流子数目的有效手段。
透明阳极技术正是这样一种集电极(阳极)工程技术。
在传统IGBT结构的基础上，通过采用较低的集电极掺杂浓度和较薄的集电极厚度，透明阳极结构可显著改善器件的关断特性，减小关断损耗。
由于透明阳极结构的集电极掺杂浓度较低，在实际工艺中可能存在集电极的欧姆接触问题，为了改善这一特性在传统透明阳极结构的基础上又进一步发展了双缓冲层阳极、Striped Anode和Segmented N+P／P+Anode(SA—NPN)例等新结构。
另一类重要的集电极工程技术是阳极短路(Anode Shorted)结构∞8|。
与透明阳极结构相比，阳极短路结构直接将部分集电极掺杂由P型改为n型，使漂移区与集电极相连。
n+区一方面可以在正向导通时有效降低集电极发射效率，另一方面在反向恢复时可以抽取器件漂移区中存储的过剩载流子以加快器件的关断过程，从而改善器件的性能。
然而对于传统的阳极短路结构，正向导通时的snapback 现象是困扰其应用的主要问题，为了改善snapback现象，通过在n buffer或漂移区中引人与n+区串联的JFET电阻，笔者所在小组提出了n-region-controlled 阳极和双阳极等器件新结构。
所提出的结构较好地解决了传统阳极短路结构的snapback现象，并可获得好的器件关断特性，以及正向导通压降和关断损耗的折中。
在现代电力电子系统中，IGBT通常需要与反并联的快恢复二极管(Fast Recovery Diode)配合使用。
因此将IGBT与FRD单片地集成在同一硅片上的逆导型IGBT(Reverse Conducting IGBT)得到了广泛的关注。
逆导型IGBT在结构上与阳极短路结构基本相同，所不同的是逆导型IGBT需要工作在IGBT和FRD两种模式下。
与阳极短路结构相似，传统RC—IGBT在正向导通时也存在snap—back的问题，在低温时这一现象会更加明显，甚至会导致器件无法正常开启。