在《IGBT 模块：技术驱动和应用》一书第一章，第五小节中，作者介绍了IGBT的发展历程及主要类型。IGBT的结构多种多样，但从纵向结构来看可归为穿通型，非穿通型。这两类IGBT的划分依据为：临界击穿电压下P base-N drift结耗尽层的扩展是否穿透了N-基区。
- 电场分布
当IGBT门极接低电平时，IGBT截止，集电极与发射极之间的电压将由J2承担，此时J2结反偏。这个PN结会扩展形成空间电荷区，因为N-区域低掺杂的特性，空间电荷区将主要在N-区域内扩展。
PT和FS：这两种IGBT结构中存在一层浓度较高的N+ buffer层，因而电场在N-基区衰减较慢，而在N+ buffer层衰减较快，电场呈梯形分布。
NPT：电场以单一速率在N-基区中衰减，呈三角形分布
- 出现年代
PT(punch through)：最“古老”的IGBT技术，在1980~1990年间占据主导地位，英飞凌第一代IGBT就是采用的PT技术
NPT(non-punch through): NPT-IGBT由德国西门子公司于1987年推出，为上世纪90年代的主流产品。英飞凌第二代IGBT采用NPT技术
FS（field stop）: 2000年，西门子公司研制出新的IGBT结构，fieldstop-IGBT(FS-IGBT)，它同时具有PT-IGBT和NPT-IGBT的优点，至今一直居于主导地位。英飞凌第三代及以后的IGBT，均采用了FS技术
- 生产工艺
PT:以高浓度的P+直拉单晶硅为起始材料，先生长一层掺杂浓度较高的N型缓冲层（N-buffer层），然后再继续淀积轻掺杂的N型外延层作为IGBT的漂移区，之后再在N型外延层的表面形成P-base、N+ source作为元胞，最后根据需要减薄P型衬底。如果要制作1200V或1700V耐压的产品，需要比较厚的N-外延层，制作难度较大，且成本很高。
NPT：采用轻掺杂N- 区熔单晶硅作为起始材料，先在硅面的正面制作元胞并用钝化层保护好，之后再将硅片减薄到合适厚度。最后在减薄的硅片背面注入硼，形成P+ collector, 激活杂质后再淀积金属铝。区熔单晶硅成本大约为外延片的50%
FS: FS IGBT工艺与NPT类似，都是以轻掺杂N- 区熔单晶硅作为起始材料，完成正面元胞制作之后再进行背面工艺。不同的是，FS IGBT在硅片减薄之后，首先在硅片的背面注入磷，形成N+ buffer, 最后注入硼，形成P+ collector, 激活杂质后再淀积金属铝。FS相对于NPT 而言，背面增加了N型注入、硅片更薄，硅片在加工过程中的碎片率上升。更薄的N-区电阻小，使VCESAT更低；更薄N-层导通时存储的过剩载流子总量少，使关断时间及关断损耗减少。
- 发射极效率
PT: 为了保证器件导通电阻不致太高，必须将背发射区的浓度设得足够高以提高电导率，这就导致了背面PN结有极高的注入效率。PT IGBT结构的优点在于：器件导通时，高的发射极效率可使大量空穴迅速地从背面注入到N-基区中，同时电子流经器件表面反型沟道注入到N-基区中，这样在基区可形成很好的电导调制，使通态压降很低。
NPT(FS)：与PT-IGBT相比，NPT(FS)-IGBT的背P+发射区极薄且掺杂浓度相对较低，所以NPT-IGBT背发射区注入效率比PT-IGBT低得多。虽然NPT(FS)-IGBT背发射极注入效率较低且基区较宽，但由于基区少子寿命很长，使得基区载流子电导调制效应更加显著，NPT型IGBT的饱和压降并不比PT高。
FS-IGBT: FS-IGBT具有N+缓冲层，从而所需的N-基区较薄，这一点类似于PT-IGBT, 同时FS-IGBT具有较低的背P+发射效率，这一点类似于NPT-IGBT
- 拖尾电流
PT: PT-IGBT结构中高浓度厚发射区的存在一方面增大了发射效率，增加了基区存储过剩载流子数目，另一方面器件关断时，空穴无法从背P+区流出而只能在n-基区靠自身复合而消失，导致明显的拖尾电流，从而延缓器件的关断，关断时间的加长导致了器件关断损耗的增加。因此，为了改善PT-IGBT的关断速度，通常需要引入少子寿命控制技术。常用的少子控制技术有：电子辐照，重金属掺杂，质子辐照等。但在改善开关特性的同时，往往会引入器件参数漂移、特性退化、稳定性差等问题。
NPT: 在NPT-IGBT中，因为背发射极电流中电子流成分很大，器件关断时，基区存储的大量电子可以通过流向背发射区而很快清除掉，空穴可以迅速流向P阱，所以拖尾电流小，开关损耗小，因此不需要少子寿命控制技术。另外NPT型IGBT有一个突出优点就是器件关断时拖尾电流随温度变化很小，器件的可靠性很高。
FS:FS相对于NPT，拖尾电流持续时间更短。这是因为反向电压恢复到直流母线电压时，P+N结耗尽层已经扩展到FS层或接近FS层，尚未被抽出的过剩载流子就很少了。所以FS具有NPT的优点而功耗更小。
- 温度系数
PT：很大的电流范围内是负温度系数。PT-IGBT在室温下载流子的寿命较短，但随着温度的升高而变长，载流子的浓度升高，即等效电阻随温度的升高而下降。即正向压降Uce减小。
NPT,FS：很大的电流范围内是正温度系数。NPT-IGBT中，载流子寿命较长，温度的增加对载流子增加影响很小。在这种情况下，随着温度升高，降低的载流子迁移率u和增加的集电极及发射极的接触电阻成为影响导通压降的主要因素。在非常低的正向电流时，NPT IGBT也表现为负温度系数，当电流稍微增大时，IGBT就转化为正温度系数。因此，在实际应用中，可以认为NPT-IGBT具有正的温度系数。
- 总结
综上所述，PT, NPT,FS 型IGBT主要区别可以归纳为下表
参考文献：
【1】Andreas Volke, Michael Hornkamp, IGBT模块：技术、驱动和应用
【2】Vinod Kumar,Khanna，IGBT theory and design
【3】刘兴明，新结构低功耗IGBT纵向结构的仿真研究
