絕緣柵雙極晶體管IGBT

重慶電力高等?？茖W(xué)?！峨娏﹄娮印吩诰€課程第二章電力電子器件授課教師：李燕

第五部分絕緣柵雙極晶體管IGBTPART05概念特性結(jié)構(gòu)安全工作區(qū)圖2-23IGBT的結(jié)構(gòu)、簡化等效電路和電氣圖形符號a)內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖b)簡化等效電路c)電氣圖形符號RN為晶體管基區(qū)內(nèi)的調(diào)制電阻。

結(jié)構(gòu)IGBT是三端器件，具有柵極G、集電極C和發(fā)射極E，具有很強(qiáng)的通流能力。IGBT的結(jié)構(gòu)工作原理IGBT的驅(qū)動原理與電力MOSFET基本相同，是一種場控器件。其開通和關(guān)斷是由柵極和發(fā)射極間的電壓UGE決定的。IGBT模塊工作原理導(dǎo)通當(dāng)UGE為正且大于開啟電壓UGE(th)時，MOSFET內(nèi)形成溝道，并為晶體管提供基極電流進(jìn)而使IGBT導(dǎo)通。工作原理關(guān)斷當(dāng)柵極G與發(fā)射極E間施加反向電壓或不加信號時，MOSFET內(nèi)的溝道消失，晶體管的基極電流被切斷，使得IGBT關(guān)斷。靜態(tài)特性1、描述的是集電極電流IC與柵射電壓UGE之間的關(guān)系。

2開啟電壓UGE(th)是IGBT能實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)調(diào)制而導(dǎo)通的最低柵射電壓，隨溫度升高而略有下降。轉(zhuǎn)移特性圖2-24IGBT的轉(zhuǎn)移特性靜態(tài)特性1、描述的是以柵射電壓為參考變量時，集電極電流IC與集射極間電壓UCE之間的關(guān)系。2、分為三個區(qū)域：正向阻斷區(qū)、有源區(qū)和飽和區(qū)。3、當(dāng)UCE<0時，IGBT為反向阻斷工作狀態(tài)。4、在電力電子電路中，IGBT工作在開關(guān)狀態(tài)，因而是在正向阻斷區(qū)和飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)換。輸出特性圖2-24IGBT的輸出特性動態(tài)特性?開通延遲時間td(on)

電流上升時間tr

電壓下降時間tfv

開通時間ton=td(on)+tr+tfvtfv分為tfv1和tfv2兩段。。開通過程圖2-25IGBT的開關(guān)過程動態(tài)特性?關(guān)斷延遲時間td(off)

電壓上升時間trv

電流下降時間tfi

關(guān)斷時間toff=td(off)+trv+tfitfi分為tfi1和tfi2兩段?IGBT的開關(guān)速度要低于MOSFET

關(guān)斷過程圖2-25IGBT的開關(guān)過程01020304開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小;在相同電壓和電流定額的情況下，IGBT的安全工作區(qū)比GTR大，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力。與電力MOSFET和GTR相比，IGBT的耐壓和通流能力還可以進(jìn)一步提高，同時保持開關(guān)頻率高的特點(diǎn)。通態(tài)壓降比VDMOSFET低，特別是在電流較大的區(qū)域。輸入阻抗高，其輸入特性與電力MOSFET類似。IGBT特點(diǎn)安全工作區(qū)正向偏置安全工作區(qū)

根據(jù)最大集電極電流、最大集射極間電壓和最大集電極功耗確定。

反向偏置安全