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IGBT工作原理,解(jie)析IGBT工作原理及作用

信息来源:本站 日(ri)期:2017-07-10 

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一、IGBT是什么

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝(jue)缘(yuan)栅双(shuang)极(ji)型晶体(ti)管,是由BJT(双(shuang)极(ji)型三极(ji)管)和MOS(绝(jue)缘(yuan)栅型场效应管)组成的(de)复合全控型电(dian)(dian)(dian)压驱动(dong)(dong)式(shi)功(gong)率(lv)半导(dao)体(ti)器件, 兼有MOSFET的(de)高输(shu)入阻抗和GTR的(de)低导(dao)通压降(jiang)两(liang)方面(mian)的(de)优点。GTR饱(bao)和压降(jiang)低,载(zai)流(liu)(liu)密度大(da),但(dan)驱动(dong)(dong)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)较大(da);MOSFET驱动(dong)(dong)功(gong)率(lv)很小(xiao),开关(guan)速度快,但(dan)导(dao)通压降(jiang)大(da),载(zai)流(liu)(liu)密度小(xiao)。IGBT综合了以上(shang)两(liang)种(zhong)器件的(de)优点,驱动(dong)(dong)功(gong)率(lv)小(xiao)而饱(bao)和压降(jiang)低。非常适合应用于直流(liu)(liu)电(dian)(dian)(dian)压为600V及以上(shang)的(de)变(bian)流(liu)(liu)系统(tong)如交流(liu)(liu)电(dian)(dian)(dian)机、变(bian)频器、开关(guan)电(dian)(dian)(dian)源(yuan)、照明(ming)电(dian)(dian)(dian)路(lu)、牵引传动(dong)(dong)等(deng)领域。


通俗来讲:IGBT是一种大(da)功率的电力电子(zi)器件(jian),是一个(ge)非通即(ji)断的开(kai)关,IGBT没有放大(da)电压的功能,导通时可以看做导线,断开(kai)时当(dang)做开(kai)路。三大(da)特(te)点就(jiu)是高压、大(da)电流(liu)、高速(su)。


二、IGBT模块


IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极型(xing)晶(jing)(jing)体(ti)(ti)(ti)管)的(de)(de)(de)缩(suo)写,IGBT是由MOSFET和(he)(he)双极型(xing)晶(jing)(jing)体(ti)(ti)(ti)管复(fu)合而(er)成(cheng)的(de)(de)(de)一种器(qi)件(jian)(jian),其(qi)输入极为MOSFET,输出极为PNP晶(jing)(jing)体(ti)(ti)(ti)管,它(ta)融(rong)和(he)(he)了这(zhei)两种器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)优(you)(you)点(dian),既(ji)具(ju)有MOSFET器(qi)件(jian)(jian)驱动功率(lv)(lv)小和(he)(he)开关(guan)速度快的(de)(de)(de)优(you)(you)点(dian),又具(ju)有双极型(xing)器(qi)件(jian)(jian)饱和(he)(he)压降低而(er)容量大的(de)(de)(de)优(you)(you)点(dian),其(qi)频率(lv)(lv)特性介于MOSFET与功率(lv)(lv)晶(jing)(jing)体(ti)(ti)(ti)管之间,可(ke)正常工作(zuo)于几十(shi)kHz频率(lv)(lv)范(fan)围内,在现代电力(li)电子技术中(zhong)得到了越来越广(guang)泛的(de)(de)(de)应用,在较高频率(lv)(lv)的(de)(de)(de)大、中(zhong)功率(lv)(lv)应用中(zhong)占据(ju)了主导(dao)地位。


IGBT的(de)(de)等效电(dian)路如图1所示。由图1可知,若在(zai)IGBT的(de)(de)栅极(ji)(ji)(ji)和(he)发(fa)射极(ji)(ji)(ji)之(zhi)间加(jia)上驱动(dong)正电(dian)压,则MOSFET导通(tong),这样(yang)PNP晶(jing)体管(guan)的(de)(de)集电(dian)极(ji)(ji)(ji)与基(ji)极(ji)(ji)(ji)之(zhi)间成低(di)阻状(zhuang)态而使得晶(jing)体管(guan)导通(tong);若IGBT的(de)(de)栅极(ji)(ji)(ji)和(he)发(fa)射极(ji)(ji)(ji)之(zhi)间电(dian)压为0V,则MOS 截止(zhi),切断PNP晶(jing)体管(guan)基(ji)极(ji)(ji)(ji)电(dian)流的(de)(de)供给,使得晶(jing)体管(guan)截止(zhi)。IGBT与MOSFET一样(yang)也是电(dian)压控制(zhi)型(xing)器件(jian),在(zai)它的(de)(de)栅极(ji)(ji)(ji)—发(fa)射极(ji)(ji)(ji)间施(shi)加(jia)十几V的(de)(de)直流电(dian)压,只(zhi)有在(zai)uA级的(de)(de)漏电(dian)流流过,基(ji)本上不消耗功率。


1、IGBT模块的选择


IGBT模(mo)块(kuai)的电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压规格与(yu)所使用(yong)装置的输入电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源即试(shi)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压紧密相关(guan)。其(qi)相互关(guan)系见下表。使用(yong)中当IGBT模(mo)块(kuai)集(ji)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)极电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)增大时,所产生(sheng)的额定损(sun)耗亦变大。同时,开(kai)关(guan)损(sun)耗增大,使原件(jian)发热(re)加(jia)剧,因此,选用(yong)IGBT模(mo)块(kuai)时额定电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)应(ying)大于(yu)负(fu)载(zai)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)。特别是(shi)用(yong)作高频开(kai)关(guan)时,由于(yu)开(kai)关(guan)损(sun)耗增大,发热(re)加(jia)剧,选用(yong)时应(ying)该降等使用(yong)。


2、 使用中的注意事项


由于(yu)IGBT模块为MOSFET结构,IGBT的(de)栅极通(tong)过一层氧化(hua)膜(mo)与发射极实(shi)现电(dian)隔离。由于(yu)此氧化(hua)膜(mo)很薄(bo),其击穿电(dian)压一般达到20~30V。因(yin)此因(yin)静电(dian)而导致栅极击穿是IGBT失效的(de)常见原因(yin)之一。因(yin)此使用(yong)中要注(zhu)意以下几点:


在(zai)使(shi)用模(mo)(mo)块时,尽量(liang)不要用手(shou)触(chu)摸(mo)驱动(dong)端子(zi)(zi)部分,当必须要触(chu)摸(mo)模(mo)(mo)块端子(zi)(zi)时,要先将人体或衣(yi)服(fu)上的静电用大电阻接地进(jin)行放电后(hou),再触(chu)摸(mo);


在(zai)(zai)用导(dao)电材料连接模块驱动端子时(shi),在(zai)(zai)配线未接好(hao)之前请先不要接上(shang)模块;


尽(jin)量在(zai)底(di)板良好接地(di)的情况下操(cao)作。


在(zai)应用(yong)(yong)中有(you)时虽然保证了栅极(ji)驱动(dong)电(dian)(dian)压(ya)(ya)没有(you)超(chao)过栅极(ji)最大(da)额定电(dian)(dian)压(ya)(ya),但(dan)栅极(ji)连线(xian)的(de)寄生电(dian)(dian)感和栅极(ji)与集电(dian)(dian)极(ji)间的(de)电(dian)(dian)容耦(ou)合,也会产生使氧化层(ceng)损坏的(de)振(zhen)荡电(dian)(dian)压(ya)(ya)。为此,通常采用(yong)(yong)双绞线(xian)来传送驱动(dong)信(xin)号,以减(jian)少寄生电(dian)(dian)感。在(zai)栅极(ji)连线(xian)中串联小电(dian)(dian)阻(zu)也可以抑制振(zhen)荡电(dian)(dian)压(ya)(ya)。


此(ci)外(wai),在(zai)栅极(ji)—发(fa)(fa)射极(ji)间开路时,若在(zai)集电(dian)(dian)极(ji)与发(fa)(fa)射极(ji)间加上电(dian)(dian)压(ya),则随(sui)着集电(dian)(dian)极(ji)电(dian)(dian)位(wei)的变化,由于集电(dian)(dian)极(ji)有(you)漏电(dian)(dian)流流过,栅极(ji)电(dian)(dian)位(wei)升高(gao),集电(dian)(dian)极(ji)则有(you)电(dian)(dian)流流过。这时,如(ru)果(guo)集电(dian)(dian)极(ji)与发(fa)(fa)射极(ji)间存在(zai)高(gao)电(dian)(dian)压(ya),则有(you)可能使IGBT发(fa)(fa)热及至(zhi)损坏。


在(zai)使用IGBT的场合,当(dang)栅(zha)极(ji)回路不正(zheng)常或(huo)栅(zha)极(ji)回路损坏(huai)时(栅(zha)极(ji)处于开路状态),若在(zai)主(zhu)回路上加上电压(ya),则IGBT就会损坏(huai),为防止此类故(gu)障,应(ying)在(zai)栅(zha)极(ji)与发(fa)射(she)极(ji)之(zhi)间串接一只(zhi)10KΩ左右的电阻。


在安(an)装或更换IGBT模(mo)块(kuai)时(shi)(shi),应(ying)十分重视IGBT模(mo)块(kuai)与(yu)散(san)(san)热(re)(re)(re)片(pian)的接触(chu)面状态和拧(ning)紧程度。为了减(jian)少接触(chu)热(re)(re)(re)阻(zu),最好在散(san)(san)热(re)(re)(re)器与(yu)IGBT模(mo)块(kuai)间(jian)涂(tu)抹导(dao)热(re)(re)(re)硅脂。一般散(san)(san)热(re)(re)(re)片(pian)底部安(an)装有(you)散(san)(san)热(re)(re)(re)风扇,当(dang)散(san)(san)热(re)(re)(re)风扇损(sun)坏(huai)中散(san)(san)热(re)(re)(re)片(pian)散(san)(san)热(re)(re)(re)不良时(shi)(shi)将导(dao)致IGBT模(mo)块(kuai)发热(re)(re)(re),而(er)发生故障。因此对(dui)散(san)(san)热(re)(re)(re)风扇应(ying)定期进(jin)行检查,一般在散(san)(san)热(re)(re)(re)片(pian)上靠近(jin)IGBT模(mo)块(kuai)的地方安(an)装有(you)温度感(gan)应(ying)器,当(dang)温度过高时(shi)(shi)将报(bao)警或停止IGBT模(mo)块(kuai)工(gong)作。


三、IGBT驱动电路

IGBT驱(qu)动(dong)电(dian)路(lu)(lu)的(de)(de)作(zuo)用(yong)主要(yao)是将单片机(ji)脉冲输出的(de)(de)功(gong)率进行放(fang)大(da),以达到(dao)驱(qu)动(dong)IGBT功(gong)率器(qi)件的(de)(de)目的(de)(de)。在保(bao)证IGBT器(qi)件可靠、稳(wen)定、安全工(gong)作(zuo)的(de)(de)前提,驱(qu)动(dong)电(dian)路(lu)(lu)起到(dao)至关(guan)重(zhong)要(yao)的(de)(de)作(zuo)用(yong)。


IGBT的等效电(dian)路及符合如(ru)图1所示,IGBT由栅(zha)极正负(fu)电(dian)压来(lai)控制。当加上正栅(zha)极电(dian)压时(shi),管子导(dao)通(tong);当加上负(fu)栅(zha)极电(dian)压时(shi),管子关断。

IGBT

IGBT具有和双极型电力晶体管类似的伏(fu)安(an)特(te)性,随(sui)着控制电压UGE的增加,特(te)性曲线(xian)上移。开关电源中的IGBT通过UGE电平的变化,使其在(zai)饱和与(yu)截(jie)止两(liang)种状态交替工作。


(1)提供适当(dang)的正(zheng)反向电压(ya),使(shi)IGBT能可(ke)靠(kao)地开(kai)通和关(guan)断(duan)(duan)。当(dang)正(zheng)偏压(ya)增(zeng)(zeng)大(da)时IGBT通态压(ya)降和开(kai)通损耗均下降,但若UGE过大(da),则负载短路(lu)时其(qi)IC随UGE增(zeng)(zeng)大(da)而(er)增(zeng)(zeng)大(da),对(dui)其(qi)安全(quan)不利,使(shi)用中选UGEν15V为(wei)好。负偏电压(ya)可(ke)防止由于关(guan)断(duan)(duan)时浪涌电流(liu)过大(da)而(er)使(shi)IGBT误(wu)导通,一般(ban)选UGE=-5V为(wei)宜。


(2)IGBT的(de)开关(guan)时间(jian)应综合考虑。快速开通和(he)关(guan)断(duan)有(you)利(li)于提高工作频(pin)率,减小开关(guan)损(sun)耗。但在大电(dian)感负载下,IGBT的(de)开频(pin)率不宜过大,因为高速开断(duan)和(he)关(guan)断(duan)会(hui)产(chan)生很高的(de)尖峰电(dian)压,及有(you)可能造成IGBT自身或(huo)其他(ta)元件击穿。


(3)IGBT开通后,驱动电路应(ying)提(ti)供足够的电压、电流幅值,使IGBT在正(zheng)常工作及过载(zai)情况(kuang)下(xia)不致退出饱和而损坏。


(4)IGBT驱(qu)动(dong)(dong)电(dian)路中(zhong)的电(dian)阻RG对工作(zuo)性能有较大(da)的影响,RG较大(da),有利于(yu)抑制IGBT的电(dian)流上升(sheng)率(lv)及(ji)电(dian)压上升(sheng)率(lv),但(dan)会增加IGBT的开关时间和(he)开关损耗(hao);RG较小(xiao),会引起电(dian)流上升(sheng)率(lv)增大(da),使IGBT误导(dao)通或(huo)损坏(huai)。RG的具体数(shu)据与驱(qu)动(dong)(dong)电(dian)路的结构及(ji)IGBT的容(rong)量有关,一般在几欧(ou)(ou)~几十(shi)欧(ou)(ou),小(xiao)容(rong)量的IGBT其(qi)RG值较大(da)。


(5)驱动(dong)电(dian)路(lu)应具有较强的抗(kang)干扰能(neng)力及(ji)对IG2BT的保护功能(neng)。IGBT的控制、 驱动(dong)及(ji)保护电(dian)路(lu)等应与(yu)其高速开关特性相匹配,另(ling)外,在未采取适当的防静电(dian)措施(shi)情(qing)况下(xia),G—E断不能(neng)开路(lu)。

IGBT


四、IGBT的结构

IGBT是一个三端器件,它拥(yong)有栅(zha)极G、集电极c和发射(she)极E。IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号如图所示。

如图所示为N沟道VDMOSFFT与GTR组合的N沟道IGBT(N-IGBT)的内部结构断面示意图。IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区,形成丁一个大面积的PN结J1。由于IGBT导通时由P+注入区向N基区发射少子,因而对漂移区电导率进行调制,可仗IGBT具有很强的通流能力。介于P+注入区与N-漂移区之间的N+层称为缓冲区。有无缓冲区决定了IGBT具有不同特性。有N*缓冲区的IGBT称为非对称型IGBT,也称穿通型IGBT。它具有正向压降小、犬断时间短、关断时尾部电流小等优点,但其反向阻断能力相对较弱。无N-缓冲区的IGBT称为对称型IGBT,也称非穿通型IGBT。它具有较强的正反向阻断能力,但它的其他特性却不及非对称型IGBT。

如图2-42 (b)所(suo)示的(de)简化(hua)等效电路表明,IGBT是由GTR与(yu)MOSFET组成的(de)达林(lin)顿结(jie)(jie)构,该结(jie)(jie)构中的(de)部分(fen)是MOSFET驱动(dong),另一部分(fen)是厚基区PNP型晶体管。

IGBT

五(wu)、IBGT的工作原理

简单(dan)来(lai)说,IGBT相当于一个由MOSFET驱动(dong)的(de)(de)厚(hou)基区PNP型晶(jing)(jing)(jing)体(ti)管,它(ta)的(de)(de)简化等效(xiao)电路如图(tu)2-42(b)所示(shi),图(tu)中的(de)(de)RN为(wei)PNP晶(jing)(jing)(jing)体(ti)管基区内的(de)(de)调制电阻(zu)。从该等效(xiao)电路可(ke)以(yi)清楚地看出,IGBT是用晶(jing)(jing)(jing)体(ti)管和MOSFET组成的(de)(de)达林顿结构的(de)(de)复合器件(jian)。冈为(wei)图(tu)中的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)体(ti)管为(wei)PNP型晶(jing)(jing)(jing)体(ti)管,MOSFET为(wei)N沟(gou)道场效(xiao)应晶(jing)(jing)(jing)体(ti)管,所以(yi)这种结构的(de)(de)IGBT称(cheng)为(wei)N沟(gou)道IIGBT,其符号为(wei)N-IGBT。类似地还有P沟(gou)道IGBT,即(ji)P- IGBT。


IGBT的电气(qi)图形符号如图2-42(c)所(suo)示。IGBT是—种场控器件,它的开通和关断(duan)由栅(zha)(zha)极(ji)和发射极(ji)间电(dian)压(ya)(ya)UGE决定,当栅(zha)(zha)射电(dian)压(ya)(ya)UCE为(wei)正(zheng)且大于开启电(dian)压(ya)(ya)UCE(th)时,MOSFET内形(xing)成沟道(dao)并(bing)为PNP型晶体管提供基极电流进而使IGBT导通(tong),此时,从(cong)P+区注入N-的空(kong)穴(少数载流子)对N-区进行电导调制,减小N-区的电阻RN,使高耐压的IGBT也具有很小的通态压降。当栅射极间不加信号或加反向电压时,MOSFET内的沟道消失,PNP型晶体管的基极电流被切断,IGBT即关断。由此可知,IGBT的驱动原理与MOSFET基本相同。

①当(dang)UCE为(wei)负时:J3结处于反偏(pian)状态,器(qi)件(jian)呈反向阻断状态。

②当uCE为正时(shi):UC< UTH,沟(gou)道不(bu)能形(xing)(xing)成(cheng),器件呈正(zheng)向阻(zu)断状(zhuang)态;UG>UTH,绝缘(yuan)门极(ji)下形(xing)(xing)成(cheng)N沟(gou)道,由(you)于载流子的(de)相(xiang)互作用,在N-区(qu)产生电导(dao)调制(zhi),使器件正(zheng)向导通。


1)导通

IGBT硅(gui)片(pian)的(de)(de)(de)结(jie)构与功(gong)率(lv)MOSFET的(de)(de)(de)结(jie)构十分相(xiang)似,主要差异是(shi)JGBT增(zeng)加了(le)(le)P+基片(pian)和(he)一(yi)(yi)个(ge)(ge)(ge)N+缓(huan)冲层(NPT-非穿通-IGBT技(ji)术没有增(zeng)加这个(ge)(ge)(ge)部分),其(qi)中一(yi)(yi)个(ge)(ge)(ge)MOSFET驱动两(liang)(liang)个(ge)(ge)(ge)双(shuang)(shuang)极器件(有两(liang)(liang)个(ge)(ge)(ge)极性(xing)的(de)(de)(de)器件)。基片(pian)的(de)(de)(de)应用(yong)在(zai)管(guan)体(ti)的(de)(de)(de)P、和(he)N+区之间(jian)创建了(le)(le)一(yi)(yi)个(ge)(ge)(ge)J,结(jie)。当(dang)正栅偏压(ya)(ya)(ya)使(shi)栅极下面反演(yan)P基区时(shi),一(yi)(yi)个(ge)(ge)(ge)N沟道便形成,同(tong)时(shi)出现一(yi)(yi)个(ge)(ge)(ge)电(dian)子流(liu)(liu),并(bing)完(wan)全按照功(gong)率(lv)MOSFET的(de)(de)(de)方式产生一(yi)(yi)股(gu)电(dian)流(liu)(liu)。如果这个(ge)(ge)(ge)电(dian)子流(liu)(liu)产生的(de)(de)(de)电(dian)压(ya)(ya)(ya)在(zai)0.7V范(fan)围内(nei),则(ze)J1将处于(yu)(yu)正向(xiang)偏压(ya)(ya)(ya),一(yi)(yi)些空(kong)穴(xue)注入N-区内(nei),并(bing)调整N-与N+之间(jian)的(de)(de)(de)电(dian)阻率(lv),这种方式降低了(le)(le)功(gong)率(lv)导(dao)(dao)通的(de)(de)(de)总损耗,并(bing)启动了(le)(le)第二个(ge)(ge)(ge)电(dian)荷流(liu)(liu)。最后的(de)(de)(de)结(jie)果是(shi)在(zai)半导(dao)(dao)体(ti)层次内(nei)临时(shi)出现两(liang)(liang)种不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)电(dian)流(liu)(liu)拓(tuo)扑:一(yi)(yi)个(ge)(ge)(ge)电(dian)子流(liu)(liu)(MOSFET电(dian)流(liu)(liu));一(yi)(yi)个(ge)(ge)(ge)空(kong)穴(xue)电(dian)流(liu)(liu)(双(shuang)(shuang)极)。当(dang)UCE大于(yu)(yu)开(kai)启电(dian)压(ya)(ya)(ya)UCE(th),MOSFET内(nei)形成沟道,为晶(jing)体(ti)管(guan)提供(gong)基极电(dian)流(liu)(liu),IGBT导(dao)(dao)通。


2)导(dao)通压(ya)降

电(dian)导调制(zhi)效应使(shi)电(dian)阻RN减(jian)小,通态(tai)(tai)压(ya)降(jiang)小。所谓通态(tai)(tai)压(ya)降(jiang),是指IGBT进入导通状态(tai)(tai)的管压(ya)降(jiang)UDS,这(zhei)个电(dian)压(ya)随UCS上(shang)升(sheng)而下(xia)降(jiang)。


3)关断

当在栅极施(shi)加(jia)一个负偏压或(huo)栅压低于(yu)(yu)门限值(zhi)时(shi),沟道被禁止,没有(you)空(kong)穴(xue)注(zhu)入N-区(qu)内(nei)。在任何情况下,如(ru)果MOSFET的(de)(de)(de)电(dian)流在开关(guan)阶段迅速下降(jiang),集(ji)电(dian)极电(dian)流则(ze)逐渐降(jiang)低,这(zhei)是阂为(wei)换向开始(shi)后,在N层内(nei)还(hai)存在少数的(de)(de)(de)载流子(少于(yu)(yu))。这(zhei)种残余电(dian)流值(zhi)(尾(wei)流)的(de)(de)(de)降(jiang)低,完全取(qu)决(jue)于(yu)(yu)关(guan)断时(shi)电(dian)荷的(de)(de)(de)密度(du),而(er)密度(du)又与(yu)几种因素有(you)关(guan),如(ru)掺(chan)杂质的(de)(de)(de)数量(liang)和拓扑,层次厚度(du)和温度(du)。少子的(de)(de)(de)衰减使集(ji)电(dian)极电(dian)流具有(you)特(te)征尾(wei)流波形。集(ji)电(dian)极电(dian)流将引起功耗(hao)升高(gao)、交叉(cha)导通(tong)问(wen)题,特(te)别是在使用续流二(er)极管的(de)(de)(de)设备上,问(wen)题更(geng)加(jia)明显。

鉴(jian)于(yu)尾流与(yu)少子的(de)(de)重组有(you)关,尾流的(de)(de)电(dian)流值(zhi)应与(yu)芯片的(de)(de)Tc、IC:和(he)uCE密(mi)切相关,并且(qie)与(yu)空穴移动性有(you)密(mi)切的(de)(de)关系(xi)。因此,根(gen)据所达(da)到的(de)(de)温度,降低这(zhei)种作(zuo)用在终(zhong)端设备设计(ji)上的(de)(de)电(dian)流的(de)(de)不(bu)理(li)想效应是可(ke)行的(de)(de)。当栅极和(he)发射极间施(shi)加反压或(huo)不(bu)加信(xin)号时(shi),MOSFET内的(de)(de)沟道消失,晶体管的(de)(de)基极电(dian)流被切断,IGBT关断。


4)反向阻断

当集电极被施加(jia)一个(ge)反向电压时(shi),J,就会受到(dao)反向偏(pian)压控制,耗(hao)尽层则(ze)会向N-区(qu)扩展。因过多地(di)降低这(zhei)个(ge)层面的(de)厚(hou)度,将无法(fa)取得(de)一个(ge)有效的(de)阻断能力,所以这(zhei)个(ge)机制十分重要。另外,如果过大地(di)增加(jia)这(zhei)个(ge)区(qu)域(yu)的(de)尺寸(cun),就会连续地(di)提(ti)高压降。


5)正向阻断

当栅极和发射极短接并在集电极端子施加一个正电压时,J,结受反向电压控制。此时,仍然是由N漂移区巾的耗尽层承受外部施加的电压。

6)闩锁

ICBT在(zai)集电极与发(fa)射极之间有—个寄生PNPN晶闸管。在(zai)特殊条(tiao)件下,这种(zhong)寄生器件会(hui)导通。这种(zhong)现象会(hui)使集电极与发(fa)射极之间的电流量增加(jia),对等效MOSFET的控制能力降(jiang)低,通(tong)常还(hai)会引起器件击穿问题。晶闸管导通(tong)现象被称为IGBT闩锁。具体来说,产生这(zhei)种缺陷的原因各不相同(tong),但与器件的状态有密切关系。


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IGBT

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