絕緣柵雙極型晶體管主要內(nèi)容絕緣柵雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)絕緣柵雙極型晶體管的工作原理

絕緣柵雙極型晶體管的參數(shù)絕緣柵雙極型晶體管的特性導(dǎo)通壓降低開關(guān)速度慢驅(qū)動功率大絕緣柵雙極型晶體管開關(guān)速度快驅(qū)動電流小導(dǎo)通電阻大結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理

絕緣柵雙極型晶體管誕生于

20

世紀(jì)

80

年代中期。

同

MOSFET

相比，

IGBT

具有更高的額定電壓和額定電流，輸入阻抗高、工作速度快、通態(tài)電壓低、阻斷電壓高、承受電流大、驅(qū)動功率小且驅(qū)動電路簡單等特性在中大功率、高頻場合中，應(yīng)用非常廣泛。（b）等效電路圖（c）電氣符號圖圖1N溝道IGBT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖、等效電路圖與電氣符號圖

（a）IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)

IGBT

的結(jié)構(gòu)

IGBT

的結(jié)構(gòu)（b）等效電路圖

其中，

RMOD

為

BJT

基區(qū)內(nèi)的調(diào)制電阻。

IGBT

的結(jié)構(gòu)（c）電氣符號圖

IGBT

的結(jié)構(gòu)（a）IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)

IGBT

是

N

溝道，如果將

P、N

區(qū)相反設(shè)計，就是

P溝道

IGBT

。

IGBT

的結(jié)構(gòu)

IGBT

的特性

010302由于兩種載流子參與導(dǎo)電，少數(shù)載流子需要復(fù)合時間，

IGBT

的開關(guān)速度變慢了。由于內(nèi)部存在晶閘管，因此當(dāng)流過

IGBT

的電流超過一定值時，觸發(fā)了晶閘管，發(fā)生擎住效應(yīng)，此時電流不再受柵一發(fā)射極電壓控制。當(dāng)擎住效應(yīng)發(fā)生以后，集電極電流增大，器件會由于功耗過大而損壞。IGBT

的導(dǎo)電是兩種載流子，電阻率較小，使得IGBT

的導(dǎo)通電阻比相同電壓定額的

MOSFET

小，但比

BJT

導(dǎo)通電阻大。12PN

結(jié)的正向壓降，PN

結(jié)為負(fù)溫度系數(shù)。MOSFET

導(dǎo)通壓降，MOSFET

的導(dǎo)通電阻具有正溫度系數(shù)。小電流時，PN

結(jié)正向壓降占主導(dǎo)地位，IGBT

為負(fù)溫度系數(shù)；大電流時，

MOSFET

導(dǎo)通電阻占主導(dǎo)地位，IGBT呈現(xiàn)正溫度系數(shù)。

IGBT

輸出特性，即伏安特性，是指在恒定柵-射電壓

UGE

下，集電極電流

ic

與集-射電壓

uCE

之間的關(guān)系。

IGBT

的特性

圖2IGBT輸出特性

IGBT

的特性

圖2IGBT輸出特性

當(dāng)

uCE

<

0時，IGBT

為反向工作狀態(tài)，只有很小的集電極漏電流流過，URM

是IGBT

能夠承受的最高反向阻斷電壓。正向阻斷區(qū)線性放大區(qū)飽和區(qū)正向擊穿區(qū)線性放大區(qū)飽和區(qū)以BJT

特性為主，電壓和電流都很大，損耗也大。以MOSFET

特性為主，uGE

越高，飽和電流越大。圖2IGBT輸出特性

IGBT

的特性

在電力電子變換器中，IGBT

工作在開關(guān)狀態(tài)，即工作在正向阻斷區(qū)或飽和區(qū)。

IGBT

的特性

圖2IGBT輸出特性

飽和壓降

UCE(sat)

IGBT

飽和導(dǎo)通壓降，直接決定IGBT

的導(dǎo)通損耗。一般為2~3V。最大開路電壓U(BR)CEO在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)電壓應(yīng)力的1.5

倍選擇IGBT

的額定電壓。集電極最大電流IC(max)在實際設(shè)計時，按照

IGBT

電流應(yīng)力的1.5

倍來選擇額定電流。最大集電極功耗PCM

在室溫25

℃

的情況下，