表1 IGBT門(mén)極驅(qū)動(dòng)條件與器件特性的關(guān)系由于IGBT的開(kāi)關(guān)特性和安全工作區(qū)隨著柵極驅(qū)動(dòng)電路的變化而變化,因而驅(qū)動(dòng)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(duì)其驅(qū)動(dòng)電路提出了以下要求。1)向IGBT提供適當(dāng)?shù)恼驏艍?。并且在IGBT導(dǎo)通后。柵極驅(qū)動(dòng)電路提供給IGBT的驅(qū)動(dòng)電壓和電流要有足夠的幅度,使IGBT的功率輸出級(jí)總處于飽和狀態(tài)。瞬時(shí)過(guò)載時(shí),柵極驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)功率要足以保證IGBT不退出飽和區(qū)。IGBT導(dǎo)通后的管壓降與所加?xùn)旁措妷河嘘P(guān),在漏源電流一定的情況下,VGE越高,VDS值就越低,器件的導(dǎo)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(guò)20 V,原因是一旦發(fā)生過(guò)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。80年代初期,用于功率MOSFET制造技術(shù)的DMOS(雙擴(kuò)散形成的金屬-氧化物-半導(dǎo)體)工藝被采用到IGBT中來(lái)。姑蘇區(qū)智能IGBT模塊品牌
冊(cè)中所給出的輸入電容Cies值近似地估算出門(mén)極電荷:如果IGBT數(shù)據(jù)表給出的Cies的條件為VCE = 25 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz,那么可以近似的認(rèn)為Cin=4.5Cies,門(mén)極電荷 QG ≈ ΔUGE · Cies · 4.5 = [ VG(on) - VG(off) ] · Cies · 4.5Cies : IGBT的輸入電容(Cies 可從IGBT 手冊(cè)中找到)如果IGBT數(shù)據(jù)表給出的Cies的條件為VCE = 10 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz,那么可以近似的認(rèn)為Cin=2.2Cies,門(mén)極電荷 QG ≈ ΔUGE · Cies · 2.2 = [ VG(on) - VG(off) ] · Cies · 2.2Cies : IGBT的輸入電容(Cies 可從IGBT 手冊(cè)中找到)如果IGBT數(shù)據(jù)手冊(cè)中已經(jīng)給出了正象限的門(mén)極電荷曲線,那么只用Cies 近似計(jì)算負(fù)象限的門(mén)極電荷會(huì)更接近實(shí)際值:高新區(qū)好的IGBT模塊私人定做IGBT 的靜態(tài)特性主要有伏安特性、轉(zhuǎn)移特性和開(kāi)關(guān)特性。
IGBT電源模塊通過(guò)集成MOSFET的柵極絕緣層與GTR的雙極型導(dǎo)電機(jī)制,實(shí)現(xiàn)低損耗高頻開(kāi)關(guān)功能。其柵極電壓控制導(dǎo)通狀態(tài),當(dāng)施加正向電壓時(shí)形成導(dǎo)電溝道,集電極-發(fā)射極間呈現(xiàn)低阻抗特性 [1]主要部署于高壓能量轉(zhuǎn)換場(chǎng)景:1.工業(yè)控制:驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng),提升變頻器能效;2.電力交通:高鐵牽引變流器的**功率單元;3.新能源系統(tǒng):光伏逆變器和風(fēng)電變流裝置的功率調(diào)節(jié)模塊;4.智能電網(wǎng):柔性直流輸電系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn) [1]。靜態(tài)特性伏安特性:反映導(dǎo)通狀態(tài)下電流與電壓關(guān)系轉(zhuǎn)移特性:描述柵極電壓對(duì)集電極電流的控制能力
IGBT是強(qiáng)電流、高壓應(yīng)用和快速終端設(shè)備用垂直功率MOSFET的自然進(jìn)化。MOSFET由于實(shí)現(xiàn)一個(gè)較高的擊穿電壓BVDSS需要一個(gè)源漏通道,而這個(gè)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(diǎn)。雖然***一代功率MOSFET器件大幅度改進(jìn)了RDS(on)特性,但是在高電平時(shí),功率導(dǎo)通損耗仍然要比IGBT 高出很多。IGBT較低的壓降,轉(zhuǎn)換成一個(gè)低VCE(sat)的能力,以及IGBT的結(jié)構(gòu),與同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)雙極器件相比,可支持更高電流密度,并簡(jiǎn)化 IGBT驅(qū)動(dòng)器的原理圖。 [1]MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小,開(kāi)關(guān)速度快,但導(dǎo)通壓降大,載流密度小。
圖1(a)所示為一個(gè)N 溝道增強(qiáng)型絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu), N+ 區(qū)稱(chēng)為源區(qū),附于其上的電極稱(chēng)為源極。N基 區(qū)稱(chēng)為漏區(qū)。器件的控制區(qū)為柵區(qū),附于其上的電極稱(chēng)為柵極。溝道在緊靠柵區(qū)邊界形成。在漏、源之間的P 型區(qū)(包括P+ 和P-區(qū))(溝道在該區(qū)域形成),稱(chēng)為亞溝道區(qū)( Subchannel region )。而在漏區(qū)另一側(cè)的P+ 區(qū)稱(chēng)為漏注入?yún)^(qū)( Drain injector ),它是IGBT 特有的功能區(qū),與漏區(qū)和亞溝道區(qū)一起形成PNP 雙極晶體管,起發(fā)射極的作用,向漏極注入空穴,進(jìn)行導(dǎo)電調(diào)制,以降低器件的通態(tài)電壓。附于漏注入?yún)^(qū)上的電極稱(chēng)為漏極。開(kāi)關(guān)損耗增大,使原件發(fā)熱加劇,因此,選用IGBT模塊時(shí)額定電流應(yīng)大于負(fù)載電流。張家港質(zhì)量IGBT模塊哪里買(mǎi)
當(dāng)晶閘管全部導(dǎo)通時(shí),靜態(tài)閂鎖出現(xiàn)。姑蘇區(qū)智能IGBT模塊品牌
導(dǎo)通壓降電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使電阻RN減小,使通態(tài)壓降小。關(guān)斷當(dāng)在柵極施加一個(gè)負(fù)偏壓或柵壓低于門(mén)限值時(shí),溝道被禁止,沒(méi)有空穴注入N-區(qū)內(nèi)。在任何情況下,如果MOSFET電流在開(kāi)關(guān)階段迅速下降,集電極電流則逐漸降低,這是因?yàn)閾Q向開(kāi)始后,在N層內(nèi)還存在少數(shù)的載流子(少子)。這種殘余電流值(尾流)的降低,完全取決于關(guān)斷時(shí)電荷的密度,而密度又與幾種因素有關(guān),如摻雜質(zhì)的數(shù)量和拓?fù)?,層次厚度和溫度。少子的衰減使集電極電流具有特征尾流波形,集電極電流引起以下問(wèn)題:功耗升高;交叉導(dǎo)通問(wèn)題,特別是在使用續(xù)流二極管的設(shè)備上,問(wèn)題更加明顯。姑蘇區(qū)智能IGBT模塊品牌
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