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IGBT的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)  圖1-1IGBT的內(nèi)部結(jié)構(gòu),、等效電路和電氣符號(hào) 由于IGBT是Power MOSFET和GTR的復(fù)合器件，所以它具有以下特點(diǎn)：(1)IGBT的輸入級(jí)是MOSFET,，在G和E 之間加上驅(qū)動(dòng)電壓時(shí),，MOSFET便進(jìn)入導(dǎo)通（或關(guān)斷）狀態(tài)。因此,，IGBT是一種電壓控制器件,。 (2)在IGBT中，輸人級(jí)MOSFET的開關(guān)速度非?？?，所以IGBT的開關(guān)速度取決于等效晶體管的開關(guān)速度。在IGBT中,，通過對(duì)N+區(qū)厚度的最佳化來抑制過量載流子的注人,，并通過引入壽命抑制機(jī)構(gòu)，減小存儲(chǔ)載流子的消散時(shí)間,，來縮短等效晶體管的開關(guān)時(shí)間,，從而提高了IGBT的開關(guān)速度，使其比雙極型晶體管快得多,。 (3)當(dāng)在IGBT的集電極—發(fā)射極之間施加負(fù)電壓時(shí),，由于P+N結(jié)(J1結(jié))處于反向偏置，在集電極—發(fā)射極之間不可能有電流通過,。由于IGBT比Power MOSFET多了一個(gè)J1結(jié),，使IGBT LC Power MOSFET 具有更高的耐壓。 由于IGBT的P+區(qū)的存在,，當(dāng)IGBT導(dǎo)通時(shí),，正載流子從P+區(qū)注人，并積聚在N區(qū)中，這使IGBT在導(dǎo)通時(shí)呈現(xiàn)低阻狀態(tài),，所以IGBT的電流容量要比Power MOSFET犬,。 ( 4)IGBT導(dǎo)通時(shí)，UCE的大小能反映其過電流情況,。因此,，可以通過測(cè)量UCE來識(shí)別過電流情況，一旦UCE高于某一個(gè)數(shù)值表明出現(xiàn)過電流情況時(shí),，可以控制柵電壓快速變?yōu)榱慊蜇?fù)電壓,，使IGBT快速關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT的過電流保護(hù),。 通過以上分析可以看出,，IGBT 具有正反向阻斷電壓高、通態(tài)電流大及通過電壓來控制其導(dǎo)：通或關(guān)斷等特點(diǎn),。同時(shí),，由于采用MOS柵，其控制 電路的功耗小,，導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)的靜態(tài)功率也很小,，只是在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中存在一定的動(dòng)態(tài)損耗。這種動(dòng)態(tài)損耗也可以通過軟開關(guān)技術(shù)吏其達(dá)到最小,。由于IGBT 具有這些特點(diǎn),，才使其被廣泛地作為功率開關(guān)器件用于開關(guān)和逆變電路中。 IGBT的主要參數(shù) （1）額定集電極—發(fā)射極電壓u,。,，?！谑覝叵?，IGBT所允許的最高集電極—發(fā)射極問電壓，一般為其擊穿電壓U(BR) CEO的60 %~80%,。其單位為V,； (2)額定柵極—發(fā)射極電壓UGER ——在室溫下，當(dāng) IGBT的集電極—發(fā)射極間電壓為UCER時(shí),，柵極—發(fā)射極問允許施加的最高電壓,，一般小于20V。其單位為V,； (3)集電極通態(tài)電流Ic——在室溫下,，當(dāng) IGBT導(dǎo)通時(shí)，集電極允許通過的最大電流的有效值稱為IGBT的額定電流,，用ICE表示,；而允許通過的峰值電流用ICM表示,。在電流脈沖寬度為1μs時(shí)，ICM≈2ICE,，其單位為A,； (4)集電極最大功耗PCM ——在室溫下，IGBT集電極允許的最大功耗,。其單位為W； (5)柵極漏電流 IGEO——在室溫下,，當(dāng) UCE＝ 0V,、柵極—發(fā)射極電壓為其額定值UGER時(shí)，IGBT柵極—發(fā)射極間的電流,。其單位為μA,； (6)集電極斷態(tài)電流 ICES一一在室溫下，當(dāng)集電極—發(fā)射極間電壓為額定值UCER,，柵極—發(fā)射極電壓UGE =0時(shí)的集電極電流,，即集電極漏電流。其單位為mA,； (7)柵極—發(fā)射極開啟電壓UGE(th）——在室溫下,，IGBT從關(guān)斷狀態(tài)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，柵極—發(fā)射極間電壓,。其單位為V,； (8)集電極—發(fā)射極飽和電壓UCE(sat）—— 在室溫下，集電極—發(fā)射極間的電壓降,，一般為3V以下,。其單位為V； (9)柵極電容C,，,。，-IGBT柵極—發(fā)射極間的輸入 電容,，一般為3000一 30000pF; (10)導(dǎo)通延遲時(shí)間td——在室溫下,，柵極-發(fā)射極問電壓從反向偏置變到UGE=UGE（th）所需的時(shí)間。其單位為μs或ns,； (11)電流上升時(shí)間tir——在室溫下,，在導(dǎo)通過程中，從柵極—發(fā)射極電壓達(dá)到開啟電壓UGE（th）起,，到集電極電流達(dá)到 ICM所需的時(shí)間,。其單位為μs或ns； (12）電壓下降時(shí)間tuf——在室溫下,，在導(dǎo)通過程中,，從.IGBT的集電極—發(fā)射極間電壓開始下降起，到集電極—發(fā)射極電壓達(dá)到飽和電壓UCE(sat）所需的時(shí)間。其單位為vs或ns,； (13)導(dǎo)通時(shí)間ton——ton＝td+tir+tuf,。其單位為μs或ns； (14)存儲(chǔ)時(shí)間ts——在室溫下,，在關(guān)斷過程中,，從IGBT的柵極—發(fā)射極開始下降起，到柵極—發(fā)射極電壓下降到UGE＝UGE(th),，集電極電流開始下降所需的時(shí)間,。其單位為μs或ns； (15)電壓上升時(shí)間tur——在室溫下,，在關(guān)斷過程中,，從IGBT的集電極電流開始下降起，到因di/dt的作用產(chǎn)生電壓過沖所需的時(shí)間,。其單位為μs或ns,； (16)電流下降時(shí)間tif ——在室溫下，在關(guān)斷過程中,，從IGBT的集電極—發(fā)射極間產(chǎn)生電壓過沖起,，到集電極電流下降到集電極—發(fā)射極漏電流所需的時(shí)間。其單位為μs或ns,； (17)關(guān)斷時(shí)間toff——toff=ts+tur+tif,。其單位為μs或ns； (18) du/dt-在室溫下,，IGBT不產(chǎn)生誤導(dǎo)通,，集電極—發(fā)射極問所能承受的最大的電壓上升率。其單位為V/μs,； (19)熱阻Rθ——在室溫下,，單位功耗引起 IGBT管芯的溫升。其單位為℃/W,； (20)最高允許結(jié)溫TjM ——IGBT所允許的最高結(jié)溫,。其單位為℃。TjM與IGBT的封裝形式有關(guān),。對(duì)于塑封單管IGBT,，TjM =125℃；對(duì)于模塊化封裝的IGBT,，TjM＝150℃,。 相關(guān)閱讀： IGBT型號(hào)和資料 |
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