时间:2022-12-28 11:41:40来源:搜狐
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晶体管(GTR) 优点:通流能力强;缺点:开关速度慢,驱动功率大,驱动电路复杂。
电力MOSFET 优点:电压驱动型,开关速度快,输入阻抗高,热稳定性好,驱动电路功率小,电路简单。缺点:通流能力不如GTR。
将上述二者取长补短,就形成了IGBT(Insulated-gate Bipolar Transistor)。IGBT也是三端器件,栅极G,集电极C和发射集E。
1. IGBT结构和基本原理:
基本结构是用电力MOSFET压控器件去控制能过大电流的三极管GTR.本质是用达林顿结构,将双极型晶体管和电力MOSFET组合。RN为晶体管基区的调制电阻。IGBT的驱动原理和电力MOSFET控制基本相同,是压控器件。IGBT的开通和关断是由栅极和发射极间的电压UGE决定。
2. IGBT开通过程:
当UGE为正,且大于开启电压UGE时,MOSFET内形成沟道,并为晶体管提供基极电流进而使IGBT导通,通过电导调制效应,使电阻RN减小,这样高耐压的IGBT导通。
3. IGBT关断过程:
当栅极与发射极间施加反向电压或不加信号时,MOSFET内的沟道消失,IGBT关断。
4. IGBT基本特性:
(1) 静态特性
转移特性:输入UGE与输出IC之间的关系。IC随栅极电压UGS的增加而增加。
输出特性(伏安特性):以栅极到射极电压为参考时,集电极电流IC与集电极和发射极UCE之间的关系。
IGBT的输出特性也分为三个区域,正向阻断区(对应GTR的截止区),有源区(对应GTR的放大区)和饱和区(对应GTR的饱和区)。
(2) 动态特性
IGBT的开通时间和电力MOSFET类似,也是随着施加电压大于UGE对Cin充电,然后有一个开通的延迟时间td(on)。
IGBT的开通时间为ton
IGBT的关断时间和电力MOSFET类似,也伴随Cin放电,然后有一个关断的延迟时间td(off)。
IGBT的开通时间为toff
开通过程示意图:
5. IGBT主要参数:
(1) 最大集射极间电压Uces 由器件内部晶体管所能承受的击穿电压所确定。
(2) 最大集电极电流包括额定直流电流Ic和1ms脉宽最大带电流Icp。
(3) 最大集电极功耗Pcm 在正常工作温度下允许的最大耗散功率
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