igbt 工作原理和工作特性

《igbt 工作原理和工作特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、IGBT的工作原理和工作特性    IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。      当 MOSFET的沟道形成后，从 P+基极注入到 N一层的空穴（少子），对N一层进行电导调制，减小N一层的电阻，使IGBT在高电压  时，也具有低的通态电压。      IGBT的工作特性包括静态和动态两类：      1．静态特性IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性和  开关特性。  

2、    IGBT的伏安特性是指以栅源电压Ugs为参变量时，漏极电流与  栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制，Ugs越高，Id越大。它与GTR的输出特性相似．也可分为饱和  区1、放大区2和击穿特性3部分。在截止状态下的IGBT，正向电  压由J2结承担，反向电压由J1结承担。如果无 N+缓冲区，则正反  向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只  能达到几十伏水平，因此限制了IGBT的某些应用范围。      IGBT的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的  关系曲线。它与MOSFET的转移特性相同，当栅源电压小于开启电  压Ugs(

3、th)时，IGBT处于关断状态。在IGBT导通后的大部分漏极电  流范围内，Id与Ugs呈线性关系。最高栅源电压受最大漏极电流限  制，其最佳值一般取为  15V左右。      IGBT的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。IGBT  处于导通态时，由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管，所以其B值  极低。尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET的电流成为  IGBT总电流的主要部分。此时，通态电压Uds(on)可用下式表示                   Uds(on)＝Uj1＋Udr＋IdRoh （2－14）  式中Uj1——JI结的正向电压，其值为0.7～IV；      

4、  Udr——扩展电阻Rdr上的压降；        Roh——沟道电阻。  通态电流Ids可用下式表示：                        Ids=(1+Bpnp)Imos         (2－15）  式中Imos——流过MOSFET的电流。      由于N+区存在电导调制效应，所以IGBT的通态压降小，耐压  1000V的   IGBT通态压降为   2～ 3V。      IGBT处于断态时，只有很小的泄漏电流存在。      2．动态特性IGBT在开通过程中，大部分时间是作为  MOSFET来运行的，只是在漏源电压Uds下降过程后期，PNP晶体  管由放大区至饱和，又

5、增加了一段延迟时间。td(on)为开通延迟时间，  tri为电流上升时间。实际应用中常给出的漏极电流开通时间ton即为 td (on)  tri 之和。漏源电压的下降时间由tfe1 和tfe2组成，如图2－58所示    IGBT在关断过程中，漏极电流的波形变为两段。因为MOSFET关断后，PNP晶体管的存储电荷难以迅速消除，造成漏极电流较长的尾部时间，td(off)为关断延迟时间，trv为电压Uds(f)的上升时间。实际应用中常常给出的漏极电流的下降时间 Tf 由图2－59中的 t(f1) 和t(f2)两段组成，而漏极电流的关断时间                          t(of

6、f)=td(off)+trv十t(f)（2－16）式中，td(off)与trv之和又称为存储时间。