绝缘栅双极晶体管| IGBT| Electrical4U

IGBT是电力电子产品的一个相对较新的设备，在IGBT的出现之前，yabo和365哪个平台更大电源MOSFET.电力BJT在电力电子应用中普遍使用。这两种设备都有一些优点，同时也有一些缺点。一方面BJT的开关性能差，输入阻抗低，二次击穿和电流控制功率低，另一方面BJT的导通性能好。类似地，我们有出色的开关特性，高输入阻抗，电压控制的pmosfet，也有糟糕的传导特性和问题寄生二极管在较高的额定值。虽然pmosfet的单极特性导致低开关时间，但随着额定电压的增加，它也导致高的通态电阻。

因此，需要的是具有PMOSFET和POWER BJT的良好的这种装置，这是IGBT在20世纪80年代初介绍时，由于其优越的特性，在电力电子工程师中非常流行。IGBT具有类似于输入特性和电源BJT的PMOSFET，如输出特性，因此其符号也是两个父设备的符号的融合。IGBT的三个端子是栅极，收集器和发射器。下图显示了IGBT的符号。

IGBT也通过各种其他名称已知，例如金属氧化物绝缘栅晶体管（MOSIGT），增益调制的场效应晶体管（GEMFET），导电调制的场效应晶体管（COMFET），绝缘栅极晶体管（IGT）。

IGBT的结构

该IGBT的结构与PMOSFET非常类似，除了称为注射层的一层之外⁺与N.⁺pmosfet的衬底。该注射层是IGBT的优异特性的关键。其他层被称为漂移和体区域。两个结标记为j₁和J₂。下图为n通道IGBT的结构。

在仔细观察结构后，我们会发现存在存在N沟道MOSFET和两个bjts-q₁和问₂如图所示。问：₁是p.⁺N^-p bjt和q₂是n^-pn⁺BJT。R._D.电阻是由漂移区和R提供的吗_B.为p体区域提供的阻力。我们可以看到Q的收集器₁与Q的基础相同₂和Q的收藏家₂与Q的基础相同₁。因此，我们可以到达IGBT的等效电路模型，如下图所示。

这两个晶体管回到后面的连接形成寄生晶闸管如上图所示。

当集电极相对于发射极处于正电位时，n通道IGBT开启，栅极也处于足够的正电位(>V_得到）关于发出。该条件导致形成栅极下方的反转层，导致通道形成，电流开始从集电极流到发射极。

收集器电流i_C在IGBT中由两个组成部分- I_E.和我_H。一世_E.是当前由于注入的电子通过注入层，漂移层和最终形成的通道流入发射器。一世_H是通过Q从收集器流到发射器的孔电流₁和体阻力R_B.。因此

虽然我_H几乎可以忽略不计，因此我_C≈I_E.。
在IGBT中观察到特殊的现象，称为IGBT的闭合。当收集器电流超过某个阈值时发生这种情况（i_ce)。在此，寄生晶闸管被锁定，并且栅极端子失去对收集器电流的控制，即使当栅极电位降低v以下时，IGBT也会失败_得到。现在为了关断IGBT，我们需要典型的换流电路，如晶闸管强制换流的情况。如果不尽快关掉设备，可能会损坏设备。

IGBT的特征

IGBT的静态I-V特性

下图显示了N沟道IGBT的静态I-V特性以及带有标记参数的电路图。

这个图与a的图相似BJT.只是图中保持不变的参数是V_GE因为IGBT是电压控制器件，而BJT是电流控制器件。当设备处于关闭模式(V_ce是积极的和v_GE< V_得到）反向电压由J阻止₂当它反向偏见时，即V._ce是负的,J₁阻碍了电压。

IGBT的传输特性

下图显示了IGBT的传输特性，它与PMOSFET完全相同。IGBT仅在v之后处于驻扎_GE大于阈值v_得到。

IGBT的开关特性

下图显示了典型的切换IGBT的特征。

打开时间t_在由常用的两个组件组成，延迟时间（t_DN.）和上升时间（t_R.)。延迟时间定义为收集器电流从漏电流I上升的时间_ce到0.1 I._C（最终收集器电流）和收集器发射极电压从V下降_ce0.9 v_ce。上升时间定义为集电极电流从0.1 I开始上升的时间_C都给我_C收集器发射极电压从0.9V下降_ce到0.1 V._ce。

关闭时间t_从由三部分组成，延迟时间(t_DF.)，初始降落时间(t_F1）最后的秋天时间（t_F2.)。延迟时间定义为集电极电流从I开始下降的时间_C到0.9 I._C和V_ce开始上升。初始下降时间是集电极电流从0.9 I开始下降的时间_C到0.2 I._C并集电极发射极电压上升至0.1V_ce。最终下降时间被定义为收集器电流从0.2 i下降的时间_C到0.1 I._C和0.1v._ce上升到终值V_ce。