IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅(qū)動式功率半導體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅(qū)動電流較大;MOSFET驅(qū)動功率很小,開關(guān)速度快,但導通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點,驅(qū)動功率小而飽和壓降低。IGBT非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。如果過大地增加這個區(qū)域尺寸,就會連續(xù)地提高壓降。姑蘇區(qū)使用IGBT模塊推薦廠家
表1 IGBT門極驅(qū)動條件與器件特性的關(guān)系由于IGBT的開關(guān)特性和安全工作區(qū)隨著柵極驅(qū)動電路的變化而變化,因而驅(qū)動電路性能的好壞將直接影響IGBT能否正常工作。為使IGBT能可靠工作。IGBT對其驅(qū)動電路提出了以下要求。1)向IGBT提供適當?shù)恼驏艍?。并且在IGBT導通后。柵極驅(qū)動電路提供給IGBT的驅(qū)動電壓和電流要有足夠的幅度,使IGBT的功率輸出級總處于飽和狀態(tài)。瞬時過載時,柵極驅(qū)動電路提供的驅(qū)動功率要足以保證IGBT不退出飽和區(qū)。IGBT導通后的管壓降與所加柵源電壓有關(guān),在漏源電流一定的情況下,VGE越高,VDS值就越低,器件的導通損耗就越小,這有利于充分發(fā)揮管子的工作能力。但是, VGE并非越高越好,一般不允許超過20 V,原因是一旦發(fā)生過流或短路,柵壓越高,則電流幅值越高,IGBT損壞的可能性就越大。通常,綜合考慮取+15 V為宜。姑蘇區(qū)使用IGBT模塊推薦廠家80年代初期,用于功率MOSFET制造技術(shù)的DMOS(雙擴散形成的金屬-氧化物-半導體)工藝被采用到IGBT中來。
2)能向IGBT提供足夠的反向柵壓。在IGBT關(guān)斷期間,由于電路中其他部分的工作,會在柵極電路中產(chǎn)生一些高頻振蕩信號,這些信號輕則會使本該截止的IGBT處于微通狀態(tài),增加管子的功耗。重則將使調(diào)壓電路處于短路直通狀態(tài)。因此,比較好給處于截止狀態(tài)的IGBT加一反向柵壓(幅值一般為5~15 V),使IGBT在柵極出現(xiàn)開關(guān)噪聲時仍能可靠截止。3)具有柵極電壓限幅電路,保護柵極不被擊穿。IGBT柵極極限電壓一般為+20 V,驅(qū)動信號超出此范圍就可能破壞柵極。
該電子為p+n-p晶體管的少數(shù)載流子,從集電極襯底p+層開始流入空穴,進行電導率調(diào)制(雙極工作),所以可以降低集電極-發(fā)射極間飽和電壓。在發(fā)射極電極側(cè)形成n+pn-寄生晶體管。若n+pn-寄生晶體管工作,又變成p+n- pn+晶閘管。電流繼續(xù)流動,直到輸出側(cè)停止供給電流。通過輸出信號已不能進行控制。一般將這種狀態(tài)稱為閉鎖狀態(tài)。為了抑制n+pn-寄生晶體管的工作IGBT采用盡量縮小p+n-p晶體管的電流放大系數(shù)α作為解決閉鎖的措施。具體地來說,p+n-p的電流放大系數(shù)α設(shè)計為0.5以下。 IGBT的閉鎖電流IL為額定電流(直流)的3倍以上。IGBT的驅(qū)動原理與電力MOSFET基本相同,通斷由柵射極電壓uGE決定。 [2]IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點,驅(qū)動功率小而飽和壓降低。
IGBT是強電流、高壓應用和快速終端設(shè)備用垂直功率MOSFET的自然進化。MOSFET由于實現(xiàn)一個較高的擊穿電壓BVDSS需要一個源漏通道,而這個通道卻具有很高的電阻率,因而造成功率MOSFET具有RDS(on)數(shù)值高的特征,IGBT消除了現(xiàn)有功率MOSFET的這些主要缺點。雖然***一代功率MOSFET器件大幅度改進了RDS(on)特性,但是在高電平時,功率導通損耗仍然要比IGBT 高出很多。IGBT較低的壓降,轉(zhuǎn)換成一個低VCE(sat)的能力,以及IGBT的結(jié)構(gòu),與同一個標準雙極器件相比,可支持更高電流密度,并簡化 IGBT驅(qū)動器的原理圖。 [1]在用導電材料連接模塊驅(qū)動端子時,在配線未接好之前請先不要接上模塊;高新區(qū)智能IGBT模塊推薦廠家
裝IGBT模塊的容器,應選用不帶靜電的容器。姑蘇區(qū)使用IGBT模塊推薦廠家
不同品牌的IGBT模塊可能有各自的特定要求,可在其參數(shù)手冊的推薦值附近調(diào)試。2、柵極電阻功率的確定柵極電阻的功率由IGBT柵極驅(qū)動的功率決定,一般來說柵極電阻的總功率應至少是柵極驅(qū)動功率的2倍。IGBT柵極驅(qū)動功率 P=FUQ,其中:F 為工作頻率;U 為驅(qū)動輸出電壓的峰峰值;Q 為柵極電荷,可參考IGBT模塊參數(shù)手冊。例如,常見IGBT驅(qū)動器(如TX-KA101)輸出正電壓15V,負電壓-9V,則U=24V,假設(shè) F=10KHz,Q=2.8uC可計算出 P=0.67w ,柵極電阻應選取2W電阻,或2個1W電阻并聯(lián)。三、設(shè)置柵極電阻的其他注意事項姑蘇區(qū)使用IGBT模塊推薦廠家
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