電子器件系列--IGBT(絕緣柵雙級晶體管)學習

IGBT是一個非通即斷的開關,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。

IGBT(絕緣柵雙極型晶體管),是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的複合全控型電壓驅動式功率半導體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR(電力晶體管:Giant Transistor—GTR,直譯爲巨型晶體管)的低導通壓降兩方面的優點。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅動電流較大;MOSFET驅動功率很小,開關速度快,但導通壓降大,載流密度小。

 IGBT綜合了以上兩種器件的優點,驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用於直流電壓爲600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。下圖是N-IGBT的剖面圖:

IGBT就是一個開關,非通即斷,如何控制他的通還是斷,就是靠的是柵源極的電壓,當柵源極加+12V(大於6V,一般取12V到15V)時IGBT導通,柵源極不加電壓或者是加負壓時,IGBT關斷,加負壓就是爲了可靠關斷。

  IGBT沒有放大電壓的功能,導通時可以看做導線,斷開時當做開路。

  IGBT有三個端子,分別是G,D,S,在G和S兩端加上電壓後,內部的電子發生轉移(半導體材料的特點,這也是爲什麼用半導體材料做電力電子開關的原因),本來是正離子和負離子一一對應,半導體材料呈中性,但是加上電壓後,電子在電壓的作用下,累積到一邊,形成了一層導電溝道,因爲電子是可以導電的,變成了導體。如果撤掉加在GS兩端的電壓,這層導電的溝道就消失了,就不可以導電了,變成了絕緣體。

      

IGBT是—種場控器件,它的開通和關斷由柵極和發射極間電壓UGE決定,當柵射電壓UCE爲正且大於開啓電壓UCE(th)時,MOSFET內形成溝道併爲PNP型晶體管提供基極電流進而使IGBT導通,此時,從P+區注入N-的空穴(少數載流子)對N-區進行電導調製,減小N-區的電阻RN,使高耐壓的IGBT也具有很小的通態壓降。當柵射極間不加信號或加反向電壓時,MOSFET內的溝道消失,PNP型晶體管的基極電流被切斷,IGBT即關斷。由此可知,IGBT的驅動原理與MOSFET基本相同。

所以想要驅動IGBT,柵射間電壓UCE爲正且大於開啓電壓UCE(th),纔可保持導通。改變柵射間電壓UCE 使其小於開啓電壓即可使其關斷

 
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