IGBT 的工作原ç†å’Œå·¥ä½œç‰¹æ€§
時間:2006-04-17 10:52:00來æºï¼š0
導語:? IGBT的開關作用是通éŽåŠ æ£å‘æŸµæ¥µé›»å£“å½¢æˆæºé“,給PNP晶體管æä¾›åŸºæ¥µé›»æµï¼Œä½¿IGBT導通。
IGBT的開關作用是通éŽåŠ æ£å‘æŸµæ¥µé›»å£“å½¢æˆæºé“,給PNP晶體管æä¾›åŸºæ¥µé›»æµï¼Œä½¿IGBT導通。åä¹‹ï¼ŒåŠ åå‘門極電壓消除æºé“,æµéŽåå‘基極電æµï¼Œä½¿IGBT關斷。 IGBT的驅動方法和 MOSFET基本相åŒï¼Œåªéœ€æŽ§åˆ¶è¼¸å…¥æ¥µN一æºé“MOSFET,所以具有高輸入阻抗特性。
ç•¶MOSFETçš„æºé“å½¢æˆåŽï¼Œå¾žP+基極注入到N一層的空穴(少å),å°N一層進行電導調制,減å°N一層的電阻,使IGBT在高電壓時,也具有低的通態電壓。
IGBTçš„å·¥ä½œç‰¹æ€§åŒ…æ‹¬éœæ…‹å’Œå‹•態兩類:
1 ï¼Žéœæ…‹ç‰¹æ€§:IGBTçš„éœæ…‹ç‰¹æ€§ä¸»è¦æœ‰ä¼å®‰ç‰¹æ€§ã€è½‰ç§»ç‰¹æ€§å’Œé–‹é—œç‰¹æ€§ã€‚
IGBTçš„ä¼å®‰ç‰¹æ€§æ˜¯æŒ‡ä»¥æŸµæºé›»å£“Ugs為åƒè®Šé‡æ™‚ï¼Œæ¼æ¥µé›»æµèˆ‡æŸµæ¥µé›»å£“ä¹‹é–“çš„é—œç³»æ›²ç·šã€‚è¼¸å‡ºæ¼æ¥µé›»æµæ¯”å—æŸµæºé›»å£“Ugs的控制,Ugs越高,Id越大。它與GTR的輸出特性相似.也å¯åˆ†ç‚ºé£½å’Œå€
1 ã€æ”¾å¤§å€2和擊穿特性3部分。在截æ¢ç‹€æ…‹ä¸‹çš„IGBT ,æ£å‘電壓由J2çµæ‰¿æ“”,åå‘電壓由J1çµæ‰¿æ“”。如果無N+ç·©æ²–å€ï¼Œå‰‡æ£åå‘阻斷電壓å¯ä»¥åšåˆ°åŒæ¨£æ°´å¹³ï¼ŒåŠ å…¥N+ç·©æ²–å€åŽï¼Œåå‘關斷電壓åªèƒ½é”到幾å伿°´å¹³ï¼Œå› æ¤é™åˆ¶äº†IGBTçš„æŸäº›æ‡‰ç”¨èŒƒåœã€‚
IGBTçš„è½‰ç§»ç‰¹æ€§æ˜¯æŒ‡è¼¸å‡ºæ¼æ¥µé›»æµId與柵æºé›»å£“Ugs之間的關系曲線。它與MOSFET的轉移特性相åŒï¼Œç•¶æŸµæºé›»å£“å°äºŽé–‹å•Ÿé›»å£“Ugs(th) 時,IGBT處于關斷狀態。在IGBT導通åŽçš„å¤§éƒ¨åˆ†æ¼æ¥µé›»æµèŒƒåœå…§ï¼ŒId與Ugs呈線性關系。最高柵æºé›»å£“å—æœ€å¤§æ¼æ¥µé›»æµé™åˆ¶ï¼Œå…¶æœ€ä½³å€¼ä¸€èˆ¬å–為15Vå·¦å³ã€‚
IGBT çš„é–‹é—œç‰¹æ€§æ˜¯æŒ‡æ¼æ¥µé›»æµèˆ‡æ¼æºé›»å£“之間的關系。IGBT處于導通態時,由于它的PNPæ™¶é«”ç®¡ç‚ºå¯¬åŸºå€æ™¶é«”管,所以其Bå€¼æ¥µä½Žã€‚ç›¡ç®¡ç‰æ•ˆé›»è·¯ç‚ºé”æž—é “çµæ§‹ï¼Œä½†æµéŽMOSFETçš„é›»æµæˆç‚ºIGBT總電æµçš„主è¦éƒ¨åˆ†ã€‚æ¤æ™‚,通態電壓 Uds(on) å¯ç”¨ä¸‹å¼è¡¨ç¤º
Uds(on) ï¼ Uj1 + Udr + IdRoh
å¼ä¸ Uj1 —— JI çµçš„æ£å‘電壓,其值為 0.7 ~ IV ï¼›
Udr ——擴展電阻 Rdr 上的壓é™ï¼›
Roh ——æºé“電阻。
é€šæ…‹é›»æµ Ids å¯ç”¨ä¸‹å¼è¡¨ç¤ºï¼š
Ids=(1+Bpnp)Imos
å¼ä¸ Imos ——æµéŽ MOSFET 的電æµã€‚
由于N+å€å˜åœ¨é›»å°Žèª¿åˆ¶æ•ˆæ‡‰ï¼Œæ‰€ä»¥IGBT的通態壓é™å°ï¼Œè€å£“1000V çš„IGBT通態壓é™ç‚º2~3V 。
IGBTè™•äºŽæ–·æ…‹æ™‚ï¼Œåªæœ‰å¾ˆå°çš„æ³„æ¼é›»æµå˜åœ¨ã€‚
2 .動態特性IGBT在開通éŽç¨‹ä¸ï¼Œå¤§éƒ¨åˆ†æ™‚間是作為MOSFET來é‹è¡Œçš„ï¼Œåªæ˜¯åœ¨æ¼æºé›»å£“Uds下é™éŽç¨‹åŽæœŸï¼Œ PNP晶體管由放大å€è‡³é£½å’Œï¼Œåˆå¢žåŠ äº†ä¸€æ®µå»¶é²æ™‚間。td(on)ç‚ºé–‹é€šå»¶é²æ™‚間,tri 為電æµä¸Šå‡æ™‚間。實際應用ä¸å¸¸çµ¦å‡ºçš„æ¼æ¥µé›»æµé–‹é€šæ™‚é–“tonå³ç‚ºtd(on)triä¹‹å’Œã€‚æ¼æºé›»å£“çš„ä¸‹é™æ™‚é–“ç”±tfe1å’Œtfe2組æˆï¼Œå¦‚圖 2 ï¼ 58 所示

IGBT在關斷éŽç¨‹ä¸ï¼Œæ¼æ¥µé›»æµçš„æ³¢å½¢è®Šç‚ºå…©æ®µã€‚å› ç‚º MOSFET 關斷åŽï¼ŒPNP晶體管的å˜å„²é›»è·é›£ä»¥è¿…é€Ÿæ¶ˆé™¤ï¼Œé€ æˆæ¼æ¥µé›»æµè¼ƒé•·çš„尾部時間, td(off)ç‚ºé—œæ–·å»¶é²æ™‚間, trv為電壓Uds(f)çš„ä¸Šå‡æ™‚間。實際應用ä¸å¸¸å¸¸çµ¦å‡ºçš„æ¼æ¥µé›»æµçš„䏋陿™‚é–“Tf由圖 2 ï¼ 59 ä¸çš„t(f1)å’Œt(f2)兩段組æˆï¼Œè€Œæ¼æ¥µé›»æµçš„關斷時間
t(off)=td(off)+trv å t(f) ( 2 ï¼ 16 )
å¼ä¸ï¼Œ td(off) 與 trv 之和åˆç¨±ç‚ºå˜å„²æ™‚間。
