論igbt的工作原理和工作特性★137-1410 2508★ **:173943820
igbt 的開關作用是通過加正向柵極電壓形成溝道,給 pnp 電晶體提供基極電流,使 igbt 導通.
反之,加反向門極電壓消除溝道,流過反向基極電流,使 igbt 關斷. igbt 的驅動方法和 mosfet
基本相同,只需控制輸入極 n 一溝道 mosfet ,所以具有高輸入阻抗特性.
當mosfet 的溝道形成後,從p+ 基極注入到n 一層的空穴(少子),對 n 一層進行電導調製,減小 n 一層的電阻,使 igbt 在高電壓時,也具有低的通態電壓.
igbt 的工作特性包括靜態和動態兩類:
1 ．靜態特性 igbt 的靜態特性主要有伏安特性、轉移特性和開關特性.
igbt 的伏安特性是指以柵源電壓 ugs 為參變數時,漏極電流與柵極電壓之間的關係曲線.
輸出漏極電流比受柵源電壓 ugs 的控制, ugs 越高, id 越大.它與 gtr 的輸出特性相似．也可分為飽和區 1 、放大區 2 和擊穿特性 3 部分.在截止狀態下的 igbt ,正向電壓由 j2 結承擔,反向電壓由 j1 結承擔.
如果無n+ 緩衝區,則正反向阻斷電壓可以做到同樣水平,加入 n+ 緩衝區後,反向關斷電壓只能達到幾十伏水平,因此限制了 igbt 的某些應用範圍.
igbt 的轉移特性是指輸出漏極電流 id 與柵源電壓 ugs 之間的關係曲線.它與 mosfet 的轉移特性相同,當柵源電壓小於開啟電壓 ugs(th) 時, igbt 處於關斷狀態.在 igbt 導通後的大部分漏極電流範圍內, id 與 ugs 呈線性關係.
最高柵源電壓受最大漏極電流限制,其最佳值一般取為 15v 左右.
igbt 的開關特性是指漏極電流與漏源電壓之間的關係. igbt 處於導通態時,由於它的 pnp 電晶體為寬基區電晶體,所以其 b 值極低.儘管等效電路為達林頓結構,但流過 mosfet 的電流成為 igbt 總電流的主要部分.
此時,通態電壓 uds(on) 可用下式表示
uds(on) ＝ uj1 + udr + idroh( 2 - 14 )
式中 uj1 —— ji 結的正向電壓,其值為 0.7 ~ iv ;
udr ——擴充套件電阻 rdr 上的壓降;
roh ——溝道電阻.
通態電流 ids 可用下式表示:
ids=(1+bpnp)imos (2 - 15 )
式中 imos ——流過 mosfet 的電流.
由於 n+ 區存在電導調製效應,所以 igbt 的通態壓降小,耐壓 1000v 的igbt 通態壓降為2 ~3v igbt 處於斷態時,只有很小的洩漏電流存在.
2 ．動態特性 igbt 在開通過程中,大部分時間是作為 mosfet 來執行的,只是在漏源電壓 uds 下降過程後期, pnp 電晶體由放大區至飽和,又增加了一段延遲時間. td(on) 為開通延遲時間, tri 為電流上公升時間.實際應用中常給出的漏極電流開通時間 ton 即為td (on)tri之和.
漏源電壓的下降時間由 tfe1和 tfe2 組成,如圖 2 - 58 所示
igbt 在關斷過程中,漏極電流的波形變為兩段.因為 mosfet 關斷後, pnp 電晶體的儲存電荷難以迅速消除,造成漏極電流較長的尾部時間, td(off) 為關斷延遲時間, trv 為電壓 uds(f) 的上公升時間.實際應用中常常給出的漏極電流的下降時間tf由圖 2 - 59 中的t(f1)和 t(f2) 兩段組成,而漏極電流的關斷時間
t(off)=td(off)+trv 十 t(f) ( 2 - 16 )
式中, td(off) 與 trv 之和又稱為儲存時間
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德國歐派克超大功率igbt模組
型號(1單元)igbt
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fz300r12kf2 fz1200r16kf4
fz400r12kf2/ks4fz1200r25kf1(kf4)
fz500r12kl4c fz1200r33kf1
fz600r12ke3 fz1600r12kf4
fz800r12kf4/ke3fz1800r12kf4
fz800r16kf4 fz1800r16kf4
fz800r33kf1 fz2400r12kf4
fz900r16kf1 fz3600r12ke3
fz1000r12kf4 fz600r65kf1
型號(2單元)igbt
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ff200r12ke3 ff600r12kf4
ff300r12ke3 ff600r16kf4
ff400r12ke3 ff800r12kf4
ff400r16kf4 ff800r17kf6b2
型號(6單元)igbt+ntc
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fs300r16kf4 fs100r12ke3
fs400r12kf4 fs150r12ke3
fs35r12yt3 fs300r12ke3
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四單元igbt模組斬波電路專用igbt
f4-300r12kf4 fd200r12ke3
f4-400r12kf4 fd400r12kf4
f4-400r12ks4-b2fd400r16kf4
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日本三墾igbt模組（耐壓1200v系列）
sg50z2 sg300z2
sg75z2 sg200z1h
sg100z2 sg300z1h
sg150z2 sg400z1h
sg200z2 sg600z1h
hitachi日立igbt模組
日立igbt1u(1700/2000/2500/3300v)
mbn200gs6aw mbn1200gs(ns)12aw
mbn300gs6aw mbn325a18
mbn400gs6aw mbn1800d17
mbn200gs12aw mbn325c20
mbn300gs12aw(bw)mbn400c20
mbn400gs(ns)12aw(bw)mbn500c20
mbn600gs(ns)12aw(bw)mbn600c20
mbn800gs12aw(bw)mbn600c33a
mbn1000qs12aw(bw)mbn1200d25aw(b)
mbn400d33 mbn600d33
mbn1200d33aw
日立igbt2u/600v 日立igbt2u/1200v
mbm100as6 mbm75gs12a
mbm150gs6aw mbm100gs12a
mbm200gs6aw mbm150gs12aw(ebw)
mbm200bs6 mbm200gs12aw(ebw)
mbm200hs6a(6g) mbm200js12aw
mbm300gs6aw mbm300gs(ns)12aw
mbm300hr6hy mbm400qs12aw
mbm300hs6b(6h) mbm600qs12aw
mbm400gs(js)6awmbm300h12
mbm400hs6a mbm150ht12
mbm600gs6cw
日立igbt6u/600v 日立igbt6u/1200v
mbb100as6 mbb75gs12a
mbb100gs12a
IGBT的工作原理和工作特性
uds on uj1 udr idroh 2 14 式中 uj1 ji 結的正向電壓，其值為 0.7 iv udr 擴充套件電阻 rdr 上的壓降 roh 溝道電阻。通態電流 ids 可用下式表示 ids 1 bpnp imos 2 15 式中 imos 流過 mosfet 的電流。由於 n 區存在...
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