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(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。高栅源电压受大漏极电流限制,其佳值一般取为15V左右。动态特性动态特性又称开关特性,IGBT的开关特性分为两大部分:一是开关速度,主要指标是开关过程中各部分时间;另一个是开关过程中的损耗。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式中Uj1——JI结的正向电压,其值为~1V;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。IGBT在开通过程中。当开关频率很高时:导通的时间相对于很短,所以,导通损耗只能占一小部分。内蒙古M超高速IGBT模块厂家直供
沟道在紧靠栅区边界形成。在C、E两极之间的P型区(包括P+和P-区)(沟道在该区域形成),称为亚沟道区(Subchannelregion)。而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区(Draininjector),它是IGBT特有的功能区,与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极晶体管,起发射极的作用,向漏极注入空穴,进行导电调制,以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极(即集电极C)。IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP(原来为NPN)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,切断基极电流,使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同,只需控制输入极N-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-层的空穴(少子),对N-层进行电导调制,减小N-层的电阻,使IGBT在高电压时,也具有低的通态电压。IGBT原理方法IGBT是将强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道,而这个通道却具有很高的电阻率,因而造成功率MOSFET具有RDS(on)数值高的特征,IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。虽然一代功率MOSFET器件大幅度改进了RDS(on)特性。内蒙古M超高速IGBT模块厂家直供2单元的半桥IGBT拓扑:以BSM和FF开头。
因为高速开断和关断会产生很高的尖峰电压,及有可能造成IGBT自身或其他元件击穿。(3)IGBT开通后,驱动电路应提供足够的电压、电流幅值,使IGBT在正常工作及过载情况下不致退出饱和而损坏。(4)IGBT驱动电路中的电阻RG对工作性能有较大的影响,RG较大,有利于抑制IGBT的电流上升率及电压上升率,但会增加IGBT的开关时间和开关损耗;RG较小,会引起电流上升率增大,使IGBT误导通或损坏。RG的具体数据与驱动电路的结构及IGBT的容量有关,一般在几欧~几十欧,小容量的IGBT其RG值较大。(5)驱动电路应具有较强的抗干扰能力及对IG2BT的保护功能。IGBT的控制、驱动及保护电路等应与其高速开关特性相匹配,另外,在未采取适当的防静电措施情况下,G—E断不能开路。四、IGBT的结构IGBT是一个三端器件,它拥有栅极G、集电极c和发射极E。IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号如图所示。如图所示为N沟道VDMOSFFT与GTR组合的N沟道IGBT(N-IGBT)的内部结构断面示意图。IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区,形成丁一个大面积的PN结J1。由于IGBT导通时由P+注入区向N基区发射少子,因而对漂移区电导率进行调制,可仗IGBT具有很强的通流能力。介于P+注入区与N-漂移区之间的N+层称为缓冲区。
分两种情况:②若栅-射极电压UGE<Uth,沟道不能形成,IGBT呈正向阻断状态。②若栅-射极电压UGE>Uth,栅极沟道形成,IGBT呈导通状态(正常工作)。此时,空穴从P+区注入到N基区进行电导调制,减少N基区电阻RN的值,使IGBT通态压降降低。IGBT各世代的技术差异回顾功率器件过去几十年的发展,1950-60年代双极型器件SCR,GTR,GTO,该时段的产品通态电阻很小;电流控制,控制电路复杂且功耗大;1970年代单极型器件VD-MOSFET。但随着终端应用的需求,需要一种新功率器件能同时满足:驱动电路简单,以降低成本与开关功耗、通态压降较低,以减小器件自身的功耗。1980年代初,试图把MOS与BJT技术集成起来的研究,导致了IGBT的发明。1985年前后美国GE成功试制工业样品(可惜后来放弃)。自此以后,IGBT主要经历了6代技术及工艺改进。从结构上讲,IGBT主要有三个发展方向:1)IGBT纵向结构:非透明集电区NPT型、带缓冲层的PT型、透明集电区NPT型和FS电场截止型;2)IGBT栅极结构:平面栅机构、Trench沟槽型结构;3)硅片加工工艺:外延生长技术、区熔硅单晶;其发展趋势是:①降低损耗②降低生产成本总功耗=通态损耗(与饱和电压VCEsat有关)+开关损耗(EoffEon)。Easy封装(俗称“方盒子”):这类封装是低成本小功率的封装形式:工作电流从10A~35A。
少数载流子)对N-区进行电导调制,减小N-区的电阻RN,使高耐压的IGBT也具有很小的通态压降。当栅射极间不加信号或加反向电压时,MOSFET内的沟道消失,PNP型晶体管的基极电流被切断,IGBT即关断。由此可知,IGBT的驱动原理与MOSFET基本相同。①当UCE为负时:J3结处于反偏状态,器件呈反向阻断状态。②当uCE为正时:UC
交流380V供电,使用1200V的IGBT。内蒙古M超高速IGBT模块厂家直供
3、任何指针式万用表皆可用于检测IGBT注意判断IGBT好坏时,一定要将万用表拨在R&TImes;10KΩ挡,因R&TImes;1KΩ挡以下各档万用表内部电池电压太低,检测好坏时不能使IGBT导通,而无法判断IGBT的好坏。此方法同样也可以用于检测功率场效应晶体管(P-MOSFET)的好坏。逆变器IGBT模块检测:将数字万用表拨到二极管测试档,测试IGBT模块c1e1、c2e2之间以及栅极G与e1、e2之间正反向二极管特性,来判断IGBT模块是否完好。以六相模块为例。将负载侧U、V、W相的导线拆除,使用二极管测试档,红表笔接P(集电极c1),黑表笔依次测U、V、W,万用表显示数值为比较大;将表笔反过来,黑表笔接P,红表笔测U、V、W,万用表显示数值为400左右。再将红表笔接N(发射极e2),黑表笔测U、V、W,万用表显示数值为400左右;黑表笔接P,红表笔测U、V、W,万用表显示数值为比较大。各相之间的正反向特性应相同,若出现差别说明IGBT模块性能变差,应予更换。IGBT模块损坏时,只有击穿短路情况出现。红、黑两表笔分别测栅极G与发射极E之间的正反向特性,万用表两次所测的数值都为比较大,这时可判定IGBT模块门极正常。如果有数值显示,则门极性能变差,此模块应更换。内蒙古M超高速IGBT模块厂家直供
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