IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅(qū)動(dòng)電流較大;MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小,開關(guān)速度快,但導(dǎo)通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn),驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。IGBT非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。在溫度發(fā)生急劇變化的場(chǎng)所IGBT模塊表面可能有結(jié)露水的現(xiàn)象,因此IGBT模塊應(yīng)放在溫度變化較小的地方;吳江區(qū)加工IGBT模塊量大從優(yōu)

該電子為p+n-p晶體管的少數(shù)載流子,從集電極襯底p+層開始流入空穴,進(jìn)行電導(dǎo)率調(diào)制(雙極工作),所以可以降低集電極-發(fā)射極間飽和電壓。在發(fā)射極電極側(cè)形成n+pn-寄生晶體管。若n+pn-寄生晶體管工作,又變成p+n- pn+晶閘管。電流繼續(xù)流動(dòng),直到輸出側(cè)停止供給電流。通過輸出信號(hào)已不能進(jìn)行控制。一般將這種狀態(tài)稱為閉鎖狀態(tài)。為了抑制n+pn-寄生晶體管的工作IGBT采用盡量縮小p+n-p晶體管的電流放大系數(shù)α作為解決閉鎖的措施。具體地來說,p+n-p的電流放大系數(shù)α設(shè)計(jì)為0.5以下。 IGBT的閉鎖電流IL為額定電流(直流)的3倍以上。IGBT的驅(qū)動(dòng)原理與電力MOSFET基本相同,通斷由柵射極電壓uGE決定。 [2]工業(yè)園區(qū)智能IGBT模塊品牌盡量在底板良好接地的情況下操作。

IGBT電源模塊通過集成MOSFET的柵極絕緣層與GTR的雙極型導(dǎo)電機(jī)制,實(shí)現(xiàn)低損耗高頻開關(guān)功能。其柵極電壓控制導(dǎo)通狀態(tài),當(dāng)施加正向電壓時(shí)形成導(dǎo)電溝道,集電極-發(fā)射極間呈現(xiàn)低阻抗特性 [1]主要部署于高壓能量轉(zhuǎn)換場(chǎng)景:1.工業(yè)控制:驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng),提升變頻器能效;2.電力交通:高鐵牽引變流器的**功率單元;3.新能源系統(tǒng):光伏逆變器和風(fēng)電變流裝置的功率調(diào)節(jié)模塊;4.智能電網(wǎng):柔性直流輸電系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn) [1]。靜態(tài)特性伏安特性:反映導(dǎo)通狀態(tài)下電流與電壓關(guān)系轉(zhuǎn)移特性:描述柵極電壓對(duì)集電極電流的控制能力
導(dǎo)通IGBT硅片的結(jié)構(gòu)與功率MOSFET 的結(jié)構(gòu)十分相似,主要差異是IGBT增加了P+ 基片和一個(gè)N+ 緩沖層(NPT-非穿通-IGBT技術(shù)沒有增加這個(gè)部分),其中一個(gè)MOSFET驅(qū)動(dòng)兩個(gè)雙極器件。基片的應(yīng)用在管體的P+和N+ 區(qū)之間創(chuàng)建了一個(gè)J1結(jié)。當(dāng)正柵偏壓使柵極下面反演P基區(qū)時(shí),一個(gè)N溝道形成,同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)電子流,并完全按照功率MOSFET的方式產(chǎn)生一股電流。如果這個(gè)電子流產(chǎn)生的電壓在0.7V范圍內(nèi),那么,J1將處于正向偏壓,一些空穴注入N-區(qū)內(nèi),并調(diào)整陰陽(yáng)極之間的電阻率,這種方式降低了功率導(dǎo)通的總損耗,并啟動(dòng)了第二個(gè)電荷流。***的結(jié)果是,在半導(dǎo)體層次內(nèi)臨時(shí)出現(xiàn)兩種不同的電流拓?fù)洌阂粋€(gè)電子流(MOSFET 電流);空穴電流(雙極)。 [4]uGE大于開啟電壓UGE(th)時(shí),MOSFET內(nèi)形成溝道,為晶體管提供基極電流,IGBT導(dǎo)通。 [2]注意:若進(jìn)第二次測(cè)量時(shí),應(yīng)短接一下源極(S)和柵極(G)。

確定IGBT 的門極電荷對(duì)于設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)器來說,**重要的參數(shù)是門極電荷QG(門極電壓差時(shí)的IGBT 門極總電荷),如果在IGBT 數(shù)據(jù)手冊(cè)中能夠找到這個(gè)參數(shù),那么我們就可以運(yùn)用公式計(jì)算出:門極驅(qū)動(dòng)能量 E = QG · UGE = QG · [ VG(on) - VG(off) ]門極驅(qū)動(dòng)功率 PG = E · fSW = QG · [ VG(on) - VG(off) ] · fSW驅(qū)動(dòng)器總功率 P = PG + PS(驅(qū)動(dòng)器的功耗)平均輸出電流 IoutAV = PG / ΔUGE = QG · fSW比較高開關(guān)頻率 fSW max. = IoutAV(mA) / QG(μC)峰值電流IG MAX = ΔUGE / RG min = [ VG(on) - VG(off) ] / RG min其中的 RG min = RG extern + RG intern保管時(shí),須注意不要在IGBT模塊上堆放重物;張家港本地IGBT模塊廠家現(xiàn)貨
柵射極間施加反壓或不加信號(hào)時(shí),MOSFET內(nèi)的溝道消失,晶體管的基極電流被切斷,IGBT關(guān)斷。吳江區(qū)加工IGBT模塊量大從優(yōu)
導(dǎo)通壓降電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使電阻RN減小,使通態(tài)壓降小。關(guān)斷當(dāng)在柵極施加一個(gè)負(fù)偏壓或柵壓低于門限值時(shí),溝道被禁止,沒有空穴注入N-區(qū)內(nèi)。在任何情況下,如果MOSFET電流在開關(guān)階段迅速下降,集電極電流則逐漸降低,這是因?yàn)閾Q向開始后,在N層內(nèi)還存在少數(shù)的載流子(少子)。這種殘余電流值(尾流)的降低,完全取決于關(guān)斷時(shí)電荷的密度,而密度又與幾種因素有關(guān),如摻雜質(zhì)的數(shù)量和拓?fù)洌瑢哟魏穸群蜏囟取I僮拥乃p使集電極電流具有特征尾流波形,集電極電流引起以下問題:功耗升高;交叉導(dǎo)通問題,特別是在使用續(xù)流二極管的設(shè)備上,問題更加明顯。吳江區(qū)加工IGBT模塊量大從優(yōu)
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