IGBT原理

关于IGBT的讨论 l IGBT的基本结构 l IGBT的工作原理和工作特性 l IGBT的擎住效应和安全工作区 l IGBT的驱动与保护技术 l 集成 IGBT驱动电路 EXB841 l EXB841原理 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 l 使用 IGBT中的注意事项和 EXB841典型应用电路 IGBT 的基本结构 绝缘栅双极晶体管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 IEC ／ TC （ CO ） 13 3 9 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 2 － 53 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。 Z e o n P D F D r i v e r T r i a l w w w . z e o n . c o m . t w 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 － 53 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。 由图 2 － 5 4 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 2 － 55 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 2 － 56 。所示。实际应用时，常使 用图 2 － 5 6b 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 2 － 57 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 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 时尽可能使 NPN 不起作用。所 以说，IGBT 的基本工作与 NPN Z e o n P D F D r i v e r T r i a l w w w . z e o n . c o m . t w Z e o n P D F D r i v e r T r i a l w w w . z e o n . c o m . t w 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--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。 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 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 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 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示 Uds(on) ＝ Uj1 ＋ Udr ＋ IdRoh （ 2 － 14 ） Z e o n P D F D r i v e r T r i a l w w w . z e o n . c o m . t w Z e o n P D F D r i v e r T r i a l w w w . z e o n . c o m . t w 式中 Uj1—— JI 结的正向电压，其值为 0.7 ～1V ； 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 Z e o n P D F D r i v e r T r i a l w w w . z e o n . c o m . t w Z e o n P D F D r i v e r T r i a l w w w . z e o n . c o m . t w 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 十 t(f) （ 2 － 16 ） 式中， td(off) 与 trv之和又称为存储时间。 IGBT 的擎住效应与安全工作区 擎住效应 在分析擎住效应之前，我们先回顾一下 IGBT 的工作原理（这里假定不发生 擎住效应）。 1 ．当 Uce ＜ 0 时， J3 反偏，类似反偏二极管， IGBT 反向阻断； 2 ．当 Uce ＞ 0 时，在 Uc