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文档简介
WordIGBT的结构及主要参数(IGBT)是InsulatedGateBipolarTransistor的缩写,翻译为绝缘栅双极(晶体管),是一种高性能功率(半导体)器件。它结合了(MOSFET)和双极晶体管的优点,具有MOSFET输入电阻低、双极晶体管输出(电流)大的特点,是目前常用的(高压)、大电流开关器件之一。
IGBT具有电压和电流能力强、开关速度快、(驱动电路)简单等优点,因此在(工业)、电力、交通等领域得到广泛应用。常见的应用包括电动汽车、(电力电子)设备、(电源)、(变频器)、UPS等。
IGBT的结构
左边所示为一个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(即发射极E)。N基极称为漏区。器件的控制区为栅区,附于其上的电极称为栅极(即门极G)。沟道在紧靠栅区边界形成。在C、E两极之间的P型区(包括P+和P-区)(沟道在该区域形成),称为亚沟道区(Subchannelregion)。而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区(Draininjector),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(即集电极C)。
IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP(原来为NPN)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,切断基极电流,使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同,只需控制输入极N-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-层的空穴(少子),对N-层进行电导调制,减小N-层的电阻,使IGBT在高电压时,也具有低的通态电压。
IGBT的主要参数
(1)集电极-发射极额定电压UCES是IGBT在截止状态下集电极与发射极之间能够承受的最大电压,一般UCES小于或等于器件的雪崩击穿电压。
(2)栅极-发射极额定电压UGE是IGBT栅极与发射极之间允许施加的最大电压,通常为20V。栅极的电压(信号)控制IGBT的导通和关断,其电压不可超过UGE。
(3)集电极额定电流IC是IGBT在饱和导通状态下,允许持续通过的最大电流。
(4)集电极-发射极饱和电压UCE是IGBT在饱和导通状态下,集电极与发射极之间的电压降。该值越小,则管子的功率损耗越小。
(5)开关频率在IGBT的使用说明书中,开关频率是以开通时间tON、下降时间t1和关断时间tOFF给出的,根据这些参数可估算出IGBT的开关频率,一般可达30~40kHz。在变频器中,实际使用的载波频
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