电力电子技术-新能源变换技术教学课件：2.5 IGBT

新能源变换技术

IGBT功率场效应晶体管PowerMOSFET绝缘门极晶体管IGBT一、绝缘门极晶体管（IGBT）绝缘栅极双极型晶体管

是一种新发展起来的复合型电力电子器件。一、绝缘门极晶体管（IGBT）优点具有输入阻抗高、速度快、热稳定性好和驱动电路简单的优点。结合了MOSFET和GTR的特点具有输入通态电压低，耐压高和承受电流大的优点。一、绝缘门极晶体管（IGBT）适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统交流电机变频器开关电源照明电路牵引传动

IGBT的结构和基本工作原理漏极D栅极G源极SIGBT是三端器件漏极称为集电极C源极称为发射极E二、IGBT的结构和基本工作原理（1）IGBT的基本结构（a）内部结构二、IGBT的结构和基本工作原理（1）IGBT的基本结构IGBT比功率MOSFET多一层P+注入区，因而形成了一个大面积的P+N+结J1。使得IGBT导通时由P+注入区向N基区发射少数载流子。从而对漂移区电导率进行调制，使得IGBT具有很强的通流能力。二、IGBT的结构和基本工作原理（1）IGBT的基本结构（b）简化等效电路IGBT是以GTR为主导器件MOSFET为驱动器件的复合管RN为晶体管基区内的调制电阻二、IGBT的结构和基本工作原理（1）IGBT的基本结构（a）内部结构（b）简化等效电路（c）电气图形符号二、IGBT的结构和基本工作原理（2）工作原理

IGBT的驱动原理与功率MOSFET基本相同，是一种压控型器件。其导通和关断是由栅极和发射极间的电压UGE决定的。二、IGBT的结构和基本工作原理当栅极与发射极之间加反向电压或不加电压时，MOSFET内的沟道消失，晶体管无基极电流，IGBT关断。当UGE为正且大于开启电压UGE(th)MOSFET内形成沟道，并为晶体管提供基极电流使其导通。关断导通二、IGBT的结构和基本工作原理（2）工作原理在此处添加您的文本内容在此处添加您的文本内容在此处添加您的文本内容PNP晶体管与N沟道MOSFET组合而成的IGBT称为N沟道IGBT，记为N-IGBT。P沟道IGBTN-IGBT和P-IGBTP-IGBTIGBT实际应用中以N沟道IGBT为多IGBT的基本特性与主要参数静态特性输出特性IGBT的基本特性三、IGBT的基本特性与主要参数（1）IGBT的基本特性

IGBT的转移特性和输出特性分别描述器件的控制能力和工作状态。静态特性转移特性输出特性IGBT控制能力工作状态三、IGBT的基本特性与主要参数（1）IGBT的基本特性集电极电流IC与栅射电压UGE之间的关系，与功率MOSFET的转移特性相似。（a）转移特性三、IGBT的基本特性与主要参数（1）IGBT的基本特性

IGBT的输出特性，也称伏安特性，描述以栅射电压为参考变量时，集电极电流IC与集射极间电压UCE之间的关系。输出特性（b）输出特性此特性与GTR的输出特性相似，不同的是参考变量。IGBTGTR栅射电压UGE基极电流IB（b）输出特性正向阻断区有源区饱和区当uCE<0，IGBT为反向阻断工作状态。三、IGBT的基本特性与主要参数（1）IGBT的基本特性在电力电子电路中，IGBT工作在开关状态，因而是在正向阻断区和饱和区之间来回转换。（b）输出特性IGBT的主要参数有三个①集电极—发射极额定电压UCES三、IGBT的基本特性与主要参数（2）主要参数电压值是厂家根据器件的雪崩击穿电压而规定的，是栅极-发射极短路时IGBT能承受的耐压值，即UCES值小于等于雪崩击穿电压。①集电极—发射极额定电压UCES②栅极—发射极额定电压UGES三、IGBT的基本特性与主要参数（2）主要参数IGBT是电压控制器件，通过加到栅极的电压信号控制IGBT的导通和关断。UGES是栅极控制信号的电压额定值。IGBT的UGES值大部分为+20V，使用中不能超过该值。①集电极—发射极额定电压UCES②栅极—发射极额定电压UGES③额定集电极电流IC三、IGBT的基本特性与主要参数（2）主要参数该参数给出了IGBT在导通时能流过管子的持续最大电