绝缘栅双极晶体管(igbt)的基本特性驱动

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1、.绝缘栅双极晶体管（IGBT）的基本特性与驱动张冬冬（华北电力大学电气与电子工程学院，北京102206）TheBasicCharacteristicsandtheDriveofInsulatedGateBipolarTransistor(IGBT)ZhangDong-dong(SchoolofElectricalandElectronicEngineering,NorthChinaElectricPowerUniversity,Beijing102206,China)研究.ABSTRACT:IGBTisshortforInsulateGateBipolarTransistor.It

2、greatlyexpandsthesemiconductordeviceapplicationsfieldinpowerindustry,asithasmultipleadvantagesofMOSFETandGTR.Forexample,itimprovestheperformanceoftheairconditionerremarkablywhenusedinconvertcircuitsinfrequencyconversionairconditioner.GTRsaturatedpressuredrop,thecarrierdensity,butthedrivecurren

3、tislarger;MOSFETdrivepowerissmall,fastswitchingspeed,buttheconductionvoltagedroplargecarrierdensity.IGBTcombinestheadvantagesofthesetwodevices,drivepowerissmallandsaturatedpressuredrop.VerysuitableforDCvoltageof600VandaboveconvertersystemssuchasACmotor,inverter,switchingpowersupply,electriclig

4、hting.KEYWORDS：IGBT,converter,switchingpowersupply摘要：IGBT的全称是InsulateGateBipolarTransistor，即绝缘栅双极晶体管。它兼具MOSFET和GTR的多项优点，极大的扩展了半导体器件的功率应用领域。例如将之应用于变频空调逆变电路当中，显著地改善了空调的性能。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明

5、电路、牵引传动等领域。关键词：绝缘栅双极晶体管，逆变器，变频器，开关电源1IGBT器件的发展和研究现状1.1电力器件的发展历史IGBT的全称是InsulateGateBipolarTransistor，即绝缘栅双极晶体管，它是适应了功率半导体器件(也叫电力电子器件)的发展而产生的。自1982年IGBT由GE公司和RCA公司首先宣布以来，引起了世界许多半导体厂家和研究者的再砚，围际上再大半导体公司都投入巨资发展IGBT，GE公司称之为IGT(InsulatedGateTransistor)；RCA公司称之为COMFET(ConductivityModulatedFET)；Motoro

6、la公司称之为GEMFET(GainEnhancementFET)：IXY公司称之为MOS-IGT；东芝公司称之为IGBT、IGR(InsulatedGateRectifier)、BIFET(BipolarFET)，目前已统一称为IGBT。经过二、三十年的发展，IGBT大略经历了以下几个阶段：在IGBT发明之仞，首先大规模制造的主要是穿通型IGBT(PT-IGBT)，其饱和压降较高，开关叫间较长：其后是寻求IGBT图形设计的最佳化；接下来是抑制寄生器件的工作：然后是通过引入微细化工艺来改善IGBT的综合特性：90年代中至今，人们热衷于研究沟槽结构制作的IGBT，以求大大减小元胞尺寸

7、，增大单位面积的元胞密度和沟道宽度，同时通过降低MOSFET部分的沟道电阻，改善饱和压降：此后则更以有选择的寿命控制来改善器件特性。在下一部分将要介绍的商品化五代IGBT产品中，将相应的体现出这几个阶段的特色。研究.80年代仞期，删于功率MOSFET制造技术的DMOS(双扩散形成的金属一氧化物一半导体)T艺应用到IGBT中来。在那个时候，硅芯片的结构是一种较厚的NPT(非穿通)型设计。后来，通过采用PT(穿通)型结构的方法，得到了在参数折衷方面的一个显著改进，这是随着