IGBT的工作原理与工作特性

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IGBT工作原理

IGBT工作原理

IGBT工作原理概述:IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极晶体管)是一种高性能功率半导体器件,常用于控制和调节高电压和高电流的电力电子应用中。

本文将详细介绍IGBT的工作原理及其相关特性。

一、IGBT结构IGBT由三个主要部份组成:N型电流扩散层、P型基区和N型绝缘栅区。

它的结构类似于MOSFET和双极晶体管的结合体,具有MOSFET的高输入阻抗和双极晶体管的低导通压降特性。

二、IGBT工作原理1. 关断状态:当IGBT的栅极电压为0V时,处于关断状态。

此时,N型电流扩散层和N型绝缘栅区之间形成为了反向偏置的PN结,阻挠了电流的流动。

2. 开通状态:当给IGBT的栅极施加正向电压时,即使很小的电压也能引起电流的流动。

在开通状态下,栅极电压控制导通电流的大小。

3. IGBT的导通过程:当栅极电压高于临界电压时,电流开始从N型电流扩散层注入到P型基区,形成NPN型双极晶体管。

由于双极晶体管的放大作用,电流迅速增加。

同时,由于N型绝缘栅区的存在,栅极电压控制了电流的大小。

因此,IGBT具有较低的导通压降。

4. IGBT的关断过程:当栅极电压降低到临界电压以下时,电流开始减小。

在关断过程中,IGBT的关断速度取决于去除电荷的速度。

通常,通过施加负向电压或者短路栅极电压来加快关断速度。

三、IGBT的特性1. 高输入阻抗:由于IGBT的栅极绝缘层,其输入电流极小,因此具有高输入阻抗。

这使得IGBT可以被各种控制电路轻松驱动。

2. 低导通压降:IGBT的导通压降较低,这意味着在导通状态下能够减小功率损耗,提高效率。

3. 大功率承受能力:IGBT能够承受较高的电压和电流,适合于高功率应用,如变频器、电力传输、电动车等。

4. 快速开关速度:IGBT具有较快的开关速度,可以实现高频率的开关操作,适合于需要频繁开关的应用。

5. 温度依赖性:IGBT的导通压降和关断速度受温度影响较大。

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

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的工作原理和工作特性(精)

IGBT的工作原理和工作特性(精)

IGBT的工作原理和工作特性IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP晶体管提供基极电流,使IGBT导通。

反之,加反向门极电压消除沟道,流过反向基极电流,使IGBT关断。

IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同,只需控制输入极N一沟道MOSFET,所以具有高输入阻抗特性。

当MOSFET的沟道形成后,从P+基极注入到N一层的空穴(少子),对N一层进行电导调制,减小N一层的电阻,使IGBT在高电压时,也具有低的通态电压。

IGBT的工作特性包括静态和动态两类:1.静态IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP晶体管提供基极电流,使IGBT导通。

反之,加反向门极电压消除沟道,流过反向基极电流,使IGBT关断。

IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同,只需控制输入极N一沟道MOSFET,所以具有高输入阻抗特性。

当MOSFET的沟道形成后,从P+基极注入到N一层的空穴(少子),对N一层进行电导调制,减小N一层的电阻,使IGBT在高电压时,也具有低的通态电压。

IGBT的工作特性包括静态和动态两类:1 .静态特性:IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。

IGBT的伏安特性是指以栅源电压Ugs为参变量时,漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。

输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制,Ugs越高,Id越大。

它与GTR的输出特性相似.也可分为饱和区1 、放大区2和击穿特性3部分。

在截止状态下的IGBT ,正向电压由J2结承担,反向电压由J1结承担。

如果无N+缓冲区,则正反向阻断电压可以做到同样水平,加入N+缓冲区后,反向关断电压只能达到几十伏水平,因此限制了IGBT的某些应用范围。

IGBT的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。

它与MOSFET的转移特性相同,当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时,IGBT处于关断状态。

在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内,Id与Ugs呈线性关系。

IGBT工作原理

IGBT工作原理

IGBT工作原理IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种重要的功率半导体器件,广泛应用于高压、高频率和高电流的电力电子系统中。

本文将详细介绍IGBT的工作原理,包括结构、工作过程和特性。

一、结构IGBT由P型衬底、N+型外延区、N型沟道区、P型沟道区和N+型漏极组成。

其中,P型衬底和N+型外延区形成PN结,N型沟道区和P型沟道区形成PNP结,N+型漏极是电流输出端。

二、工作过程1. 关态:当控制端施加正向电压时,PN结正向偏置,PNP结反向偏置。

此时,P型沟道区的空穴和N型沟道区的电子被吸引到PNP结的N型区域,形成导电通道。

电流从漏极流向源极,IGBT处于导通状态。

2. 开态:当控制端施加负向电压时,PN结反向偏置,PNP结正向偏置。

此时,导电通道被截断,电流无法通过,IGBT处于截止状态。

3. 开关过程:IGBT从关态到开态的过程称为开启过程,从开态到关态的过程称为关断过程。

在开启过程中,控制端施加正向电压,PN结逐渐正向偏置,导电通道逐渐形成,电流逐渐增大。

在关断过程中,控制端施加负向电压,PN结逐渐反向偏置,导电通道逐渐截断,电流逐渐减小。

三、特性1. 高电压能力:IGBT具有较高的耐压能力,可以承受较高的电压。

这使得IGBT在高压应用中具有优势,如电力变换器、电力传输系统等。

2. 高频特性:IGBT具有较高的开关速度和频率响应,适合于高频率应用。

这使得IGBT在交流电动机驱动、变频器等领域得到广泛应用。

3. 低开启压降:IGBT的开启压降较小,能够减少功率损耗。

这使得IGBT在低功率应用中具有优势,如电源、逆变器等。

4. 温度特性:IGBT的工作温度范围较广,能够在较高的温度下正常工作。

这使得IGBT在高温环境下的电力电子系统中具有优势。

总结:IGBT是一种重要的功率半导体器件,具有高电压能力、高频特性、低开启压降和良好的温度特性。

它的工作原理基于PN结和PNP结的正向和反向偏置,通过控制端的电压来实现导通和截断。

IGBT 的工作原理和工作特性【范本模板】

IGBT 的工作原理和工作特性【范本模板】

IGBT 的工作原理和工作特性IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP晶体管提供基极电流,使IGBT导通。

反之,加反向门极电压消除沟道,流过反向基极电流,使IGBT关断。

IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同,只需控制输入极N 一沟道MOSFET,所以具有高输入阻抗特性。

当MOSFET的沟道形成后,从 P+基极注入到 N一层的空穴(少子),对N一层进行电导调制,减小N一层的电阻,使IGBT在高电压时,也具有低的通态电压。

IGBT的工作特性包括静态和动态两类:1.静态特性IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。

IGBT的伏安特性是指以栅源电压Ugs为参变量时,漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。

输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制,Ugs越高,Id越大。

它与GTR的输出特性相似.也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性3部分。

在截止状态下的IGBT,正向电压由J2结承担,反向电压由J1结承担。

如果无 N+缓冲区,则正反向阻断电压可以做到同样水平,加入N+缓冲区后,反向关断电压只能达到几十伏水平,因此限制了IGBT的某些应用范围。

IGBT的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。

它与MOSFET的转移特性相同,当栅源电压小于开启电压Ugs(th)时,IGBT 处于关断状态.在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内,Id与Ugs呈线性关系.最高栅源电压受最大漏极电流限制,其最佳值一般取为15V左右。

IGBT的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。

IGBT 处于导通态时,由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管,所以其B值极低。

尽管等效电路为达林顿结构,但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的主要部分。

此时,通态电压Uds(on)可用下式表示Uds(on)=Uj1+Udr+IdRoh (2-14)式中Uj1——JI结的正向电压,其值为0。

7 ~ IV;Udr -—扩展电阻Rdr上的压降;Roh——沟道电阻。

IGBT工作原理和工作特性

IGBT工作原理和工作特性

IGBT工作原理和工作特性1. IGBT的基本原理IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种高压、高速开关设备,结合了MOSFET和双极晶体管(BJT)的特性。

它具有MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降。

2. IGBT的结构IGBT由N型衬底、P型衬底和N型增强层组成。

增强层上有一个PN结,形成NPN三极管结构,而P型衬底连接到集电极。

3. IGBT的工作原理当IGBT的栅极电压为零时,栅极-源极结处形成反向偏置,导通区域被截断。

当栅极电压大于阈值电压时,栅极-源极结处形成正向偏置,导通区域开始形成导电通道,电流开始流动。

4. IGBT的工作特性(1)低导通压降:IGBT的导通压降较低,可以减少功耗和热损耗。

(2)高输入阻抗:IGBT的栅极电流非常小,输入阻抗较高,可以减少输入功率和电流。

(3)高开关速度:IGBT的开关速度较快,可以实现高频率开关操作。

(4)大功率处理能力:IGBT能够处理大功率电流和高电压。

(5)可靠性:IGBT具有较高的可靠性和稳定性,适用于各种工业应用。

5. IGBT的应用领域(1)电力电子:IGBT广泛应用于电力变换器、逆变器、交流调速器等领域。

(2)电动车:IGBT用于电动车的电机驱动系统,提供高效率和高性能。

(3)可再生能源:IGBT在太阳能和风能转换系统中用于能量转换和电网连接。

(4)工业自动化:IGBT用于工业机器人、自动化控制系统和电力工具等。

6. IGBT的优势和劣势(1)优势:高压能力、低导通压降、高开关速度、可靠性高、适用于大功率应用。

(2)劣势:对静电放电敏感、温度敏感、需要驱动电路。

7. IGBT的发展趋势(1)高集成度:将多个IGBT芯片集成在一个封装中,提高功率密度和可靠性。

(2)低损耗:减少导通和开关损耗,提高能效。

(3)高温特性:提高IGBT在高温环境下的工作能力。

(4)低成本:降低生产成本,推动IGBT技术的普及和应用。

IGBT的工作原理和工作特性_1

IGBT的工作原理和工作特性_1

IGBT的工作原理和工作特性igbt的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给pnp电晶体提供基极电流,使igbt导通。

反之,加反向门极电压消除沟道,流过反向基极电流,使igbt 关断。

igbt的驱动方法和mosfet基本相同,只需控制输入极n一沟道mosfet,所以具有高输入阻抗特性。

当mosfet的沟道形成后,从p+基极注入到n一层的空穴(少子),对n一层进行电导调製,减小n一层的电阻,使igbt在高电压时,也具有低的通态电压。

igbt的工作特性包括静态和动态两类:1.静态特性igbt的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。

igbt的伏安特性是指以栅源电压ugs为参变数时,漏极电流与栅极电压之间的关係曲线。

输出漏极电流比受栅源电压ugs的控制,ugs越高,id越大。

它与gtr的输出特性相似.也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性3部分。

在截止状态下的igbt,正向电压由j2结承担,反向电压由j1结承担。

如果无n+缓冲区,则正反向阻断电压可以做到同样水平,加入n+缓冲区后,反向关断电压只能达到几十伏水平,因此限制了igbt的某些应用範围。

igbt的转移特性是指输出漏极电流id与栅源电压ugs之间的关係曲线。

它与mosfet的转移特性相同,当栅源电压小于开启电压ugs(th)时,igbt处于关断状态。

在igbt导通后的大部分漏极电流範围内,id与ugs呈线性关係。

最高栅源电压受最大漏极电流限制,其最佳值一般取为15v左右。

igbt的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关係。

igbt处于导通态时,由于它的pnp 电晶体为宽基区电晶体,所以其b值极低。

儘管等效电路为达林顿结构,但流过mosfet的电流成为igbt总电流的主要部分。

此时,通态电压uds(on)可用下式表示:uds(on)=uj1+udr+idroh (2-14)式中uj1——ji结的正向电压,其值为~iv;udr——扩充套件电阻rdr上的压降;roh——沟道电阻。

IGBT工作原理

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。

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IGBT的工作原理和工作特性IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP晶体管提供基极电流,使IGBT导通。

反之,加反向门极电压消除沟道,流过反向基极电流,使IGBT关断。

IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同,只需控制输入极N一沟道MOSFET,所以具有高输入阻抗特性。

当MOSFET的沟道形成后,从P+基极注入到N一层的空穴(少子),对N一层进行电导调制,减小N一层的电阻,使IGBT在高电压时,也具有低的通态电压。

IGBT的工作特性包括静态和动态两类:1.静态特性IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。

IGBT的伏安特性是指以栅源电压Ugs为参变量时,漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。

输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制,Ugs越高,Id越大。

它与GTR的输出特性相似.也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性3部分。

在截止状态下的IGBT,正向电压由J2结承担,反向电压由J1结承担。

如果无N+缓冲区,则正反向阻断电压可以做到同样水平,加入N+缓冲区后,反向关断电压只能达到几十伏水平,因此限制了IGBT的某些应用范围。

IGBT的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。

它与MOSFET的转移特性相同,当栅源电压小于开启电压Ugs(th)时,IGBT处于关断状态。

在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内,Id与Ugs呈线性关系。

最高栅源电压受最大漏极电流限制,其最佳值一般取为15V左右。

IGBT的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。

IGBT处于导通态时,由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管,所以其B值极低。

尽管等效电路为达林顿结构,但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的主要部分。

此时,通态电压Uds(on)可用下式表示:Uds(on)=Uj1+Udr+IdRoh (2-14)式中Uj1——JI结的正向电压,其值为0.7~IV;Udr——扩展电阻Rdr上的压降;Roh——沟道电阻。

通态电流Ids可用下式表示:Ids=(1+Bpnp)Imos (2-15)式中Imos——流过MOSFET的电流。

由于N+区存在电导调制效应,所以IGBT的通态压降小,耐压1000V 的IGBT通态压降为2~3V。

IGBT处于断态时,只有很小的泄漏电流存在。

2.动态特性IGBT在开通过程中,大部分时间是作为MOSFET来运行的,只是在漏源电压Uds下降过程后期,PNP晶体管由放大区至饱和,又增加了一段延迟时间。

td(on)为开通延迟时间,tri为电流上升时间。

实际应用中常给出的漏极电流开通时间ton即为td(on)tri之和。

漏源电压的下降时间由tfe1和tfe2组成,如图2-58所示IGBT 在关断过程中,漏极电流的波形变为两段。

因为 MOSFET 关断后, PNP 晶体管的存储电荷难以迅速消除,造成漏极电流较长的尾部时间, td(off) 为关断延迟时间, trv 为电压 Uds(f) 的上升时间。

实际应用中常常给出的漏极电流的下降时间 Tf 由图 2-59 中的t(f1) 和 t(f2) 两段组成,而漏极电流的关断时间t(off)=td(off)+trv + t(f) ( 2-16 )式中, td(off) 与 trv 之和又称为存储时间。

IGBT的基本结构绝缘栅双极晶体管(IGBT)本质上是一个场效应晶体管,只是在漏极和漏区之间多了一个 P 型层。

根据国际电工委员会的文件建议,其各部分名称基本沿用场效应晶体管的相应命名。

图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构,N+区称为源区,附于其上的电极称为源极。

N+ 区称为漏区。

器件的控制区为栅区,附于其上的电极称为栅极。

沟道在紧靠栅区边界形成。

在漏、源之间的P型区(包括P+和P一区)(沟道在该区域形成),称为亚沟道区(Subchannel region )。

而在漏区另一侧的 P+ 区称为漏注入区(Drain injector ),它是 IGBT 特有的功能区,与漏区和亚沟道区一起形成 PNP 双极晶体管,起发射极的作用,向漏极注入空穴,进行导电调制,以降低器件的通态电压。

附于漏注入区上的电极称为漏极。

为了兼顾长期以来人们的习惯,IEC规定:源极引出的电极端子(含电极端)称为发射极端(子),漏极引出的电极端(子)称为集电极端(子)。

这又回到双极晶体管的术语了。

但仅此而已。

IGBT的结构剖面图如图2所示。

它在结构上类似于MOSFET ,其不同点在于IGBT是在N沟道功率MOSFET 的N+基板(漏极)上增加了一个P+ 基板(IGBT 的集电极),形成PN结j1 ,并由此引出漏极、栅极和源极则完全与MOSFET相似。

图1 N沟道IGBT结构图2 IGBT的结构剖面图由图2可以看出,IGBT相当于一个由MOSFET驱动的厚基区GTR ,其简化等效电路如图3所示。

图中Rdr是厚基区GTR的扩展电阻。

IGBT 是以GTR 为主导件、MOSFET 为驱动件的复合结构。

N沟道IGBT的图形符号有两种,如图4所示。

实际应用时,常使用图2-5所示的符号。

对于P沟道,图形符号中的箭头方向恰好相反,如图4所示。

IGBT 的开通和关断是由栅极电压来控制的。

当栅极加正电压时,MOSFET 内形成沟道,并为PNP晶体管提供基极电流,从而使IGBT导通,此时,从P+区注到N一区进行电导调制,减少N一区的电阻 Rdr 值,使高耐压的 IGBT 也具有低的通态压降。

在栅极上加负电压时,MOSFET 内的沟道消失,PNP晶体管的基极电流被切断,IGBT 即关断。

正是由于 IGBT 是在N 沟道 MOSFET 的 N+ 基板上加一层 P+基板,形成了四层结构,由PNP-NPN晶体管构成 IGBT 。

但是,NPN 晶体管和发射极由于铝电极短路,设计时尽可能使NPN不起作用。

所以说, IGBT 的基本工作与NPN晶体管无关,可以认为是将 N 沟道MOSFET 作为输入极,PNP晶体管作为输出极的单向达林顿管。

采取这样的结构可在 N一层作电导率调制,提高电流密度。

这是因为从 P+ 基板经过 N+ 层向高电阻的 N一层注入少量载流子的结果。

IGBT 的设计是通过 PNP-NPN 晶体管的连接形成晶闸管。

2.IGBT模块的术语及其特性术语说明术语符号定义及说明(测定条件参改说明书)集电极、发射极间电压V CES栅极、发射极间短路时的集电极,发射极间的最大电压栅极发极间电压V GES集电极、发射极间短路时的栅极,发射极间最大电压集电极电流I C集电极所允许的最大直流电流耗散功率P C单个IGBT所允许的最大耗散功率结温T j元件连续工作时芯片温厦关断电流I CES栅极、发射极间短路,在集电极、发射极间加上指定的电压时的集电极电流。

漏电流I GES集电极、发射极间短路,在栅极、集电极间加上指定的电压时的栅极漏电流饱和压降VCE(sat)在指定的集电极电流和栅极电压的情况下,集电极、发射极间的电压。

输入电容C lss 集电极、发射极间处于交流短路状态,在栅极、发射极间及集电极、发射极间加上指定电压时,栅极、发射极间的电容3.IGBT 模块使用上的注意事项1. IGBT 模块的选定在使用IGBT 模块的场合,选择何种电压,电流规格的IGBT 模块,需要做周密的考虑。

a. 电流规格IGBT 模块的集电极电流增大时,V CE(-)上升,所产生的额定损耗亦变大。

同时,开关损耗增大,原件发热加剧。

因此,根据额定损耗,开关损耗所产生的热量,控制器件结温(T j )在 150o C 以下(通常为安全起见,以125o C 以下为宜),请使用这时的集电流以下为宜。

特别是用作高频开关时,由于开关损耗增大,发热也加剧,需十分注意。

一般来说,要将集电极电流的最大值控制在直流额定电流以下使用,从经济角度这是值得推荐的。

b.电压规格IGBT 模块的电压规格与所使用装置的输入电源即市电电源电压紧密相关。

其相互关系列于表1。

根据使用目的,并参考本表,请选择相应的元件。

元器件电压规格600V 1200V 1400V电源 200V ;220V ;230V ;240V 346V ;350V ;380V ;400V ;415V ;440V575V电压2. 防止静电IGBT的V GE的耐压值为±20V,在IGBT模块上加出了超出耐压值的电压的场合,由于会导致损坏的危险,因而在栅极-发射极之间不能超出耐压值的电压,这点请注意。

在使用装置的场合,如果栅极回路不合适或者栅极回路完全不能工作时(珊极处于开路状态),若在主回路上加上电压,则IGBT就会损坏,为防止这类损坏情况发生,应在栅极一发射极之间接一只10kΩ左左的电阻为宜。

此外,由于IGBT模块为MOS结构,对于静电就要十分注意。

因此,请注意下面几点:1)在使用模块时,手持分装件时,请勿触摸驱动端子部份。

2)在用导电材料连接驱动端子的模块时,在配线未布好之前,请先不要接上模块。

3)尽量在底板良好接地的情况下操作。

4)当必须要触摸模块端子时,要先将人体或衣服上的静电放电后,再触摸。

5)在焊接作业时,焊机与焊槽之间的漏泄容易引起静电压的产生,为了防止静电的产生,请先将焊机处于良好的接地状态下。

6)装部件的容器,请选用不带静电的容器。

3.并联问题用于大容量逆变器等控制大电流场合使用IGBT模块时,可以使用多个器件并联。

并联时,要使每个器件流过均等的电流是非常重要的,如果一旦电流平衡达到破坏,那么电过于集中的那个器件将可能被损坏。

为使并联时电流能平衡,适当改变器件的特性及接线方法。

例如。

挑选器件的V CE(sat)相同的并联是很重要的。

4.其他注意事项1)保存半导体原件的场所的温度,温度,应保持在常温常湿状态,不应偏离太大。

常温的规定为5-35℃,常湿的规定为45—75%左右。

2)开、关时的浪涌电压等的测定,请在端子处测定。

IGBT是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。

MOSFET由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道,而这个通道却具有很高的电阻率,因而造成功率MOSFET 具有RDS(on)数值高的特征,IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。

虽然最新一代功率MOSFET器件大幅度改进了RDS(on)特性,但是在高电平时,功率导通损耗仍然要比IGBT 高出很多。

IGBT较低的压降,转换成一个低VCE(sat)的能力,以及IGBT的结构,与同一个标准双极器件相比,可支持更高电流密度,并简化IGBT 驱动器的原理图。

1.IGBT的结构与工作原理图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构,N+ 区称为源区,附于其上的电极称为源极。

N+ 区称为漏区。

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