IGBTの『テール電流』とは？

この記事ではIGBTの『テール電流』について

IGBTの『テール電流』とは
IGBTに『テール電流』が流れる原理

などを図を用いて分かりやすく説明しています。

IGBTの『テール電流』とは

上図にMOSFETとIGBTのターンオフ時の波形を示します。

IGBTではターンオフの後半に電流が流れ出ている期間があります。この期間をテール期間(t_tail)といい、その時に流れている電流をテール電流と呼びます。ターンオフ時のコレクタ電流I_Cの波形が“しっぽ(テール)“に似ていることからテール電流と呼ばれています。

テール電流は英語では「Tail Current」と書きます。

このテール電流によってターンオフ時間が長くなり、かつ、ターンオフ損失が増加します。

IGBTについては以下の記事で詳しく説明していますので参考にしてください。

: 【IGBTとは？】『特徴』や『動作原理』などを分かりやすく説明します！
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IGBTの『テール電流が流れる原理

IGBTの構造を上図に示します。

IGBTはオン状態において、高抵抗のN^-ドリフト層にP⁺コレクタ層のキャリア(正孔)が注入することで、N^-ドリフト層の抵抗値が低下する伝導度変調を利用しています。

この伝導度変調によって、IGBTのオン状態におけるON電圧が小さくなります。しかし、逆にターンオフ時にはN^-ドリフト層に蓄積されたキャリアを吐き出す必要があります。

ターンオフ時におけるN^-ドリフト層に蓄積されたキャリアの吐き出しは、初期過程は外部回路によって素早く行われますが、IGBTのコレクタ-エミッタ間電圧V_CEが立ち上がった後は、N^-ドリフト層に蓄積されたキャリアが再結合で消滅するまで電流が流れます。この電流がテール電流であり、キャリアが再結合で消滅するまでにかかる時間がテール期間となります。

高抵抗のN^-ドリフト層にP⁺コレクタ層のキャリア(正孔)が注入することによって、IGBTのオン状態におけるON電圧が小さくなりますが、逆に、テール電流が流れるようになります。すなわち、IGBTではON電圧とターンオフ時のスイッチング損失がトレードオフの関係にあります。このトレードオフをいかに改善するかがIGBTの特性向上のポイントになります。

伝導度変調については以下の記事で詳しく説明していますので参考にしてください。