取消
igbt 的等效电路如图1 所示。由图1 可知,若在igbt 的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则mosfet 导通,这样pnp 晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若igbt 的栅极和发射极之间电压为0v,则mosfet 截止,切断pnp 晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。
图1:igbt 的等效电路
由此可知,igbt 的全安靠谱与否主要由以下因素决定:
——igbt 栅极与发射极之间的电压;
——igbt 集电极与发射极之间的电压;
——流过igbt 集电极-发射极的电流;
——igbt 的结温。
如果igbt 栅极与发射极之间的电压,即驱动电压过低,则igbt 不能稳定正常地工作,如果过高超过栅极-发射极之间的耐压则igbt 可能久远性损坏;同样,如果加在igbt 集电极与发射极允许的电压超过集电极-发射极之间的耐压,流过igbt 集电极-发射极的电流超过集电极-发射极允许的较大电流,igbt 的结温超过
其结温的允许值,igbt 都可能会久远性损坏。
绝缘栅极双极型晶体管(igbt)
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,加反向门极电压扫除沟道,流过反向基极电流,使igbt 关断。 igbt 的驱动方法和 mosfet 基本相同,只要control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。
开通时的igbr的电流、电源波形
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。
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弧线。输出漏极电流比受栅源电压ugs 的control,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,则正反向隔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 之间的关系弧线。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。高栅源电压受较大漏极电流限制,其佳值一般取为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 值较低。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 0.7 ~ iv ;
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。
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,又增加了一段延伸时间。td(on)为开通延伸时间,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讯速扫除,造成漏极电流较长的尾部时间, td(off)为关断延伸时间, 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 由上图中的t(f1)和t(f2)两段组成,而漏极电流的关断时间
t(off)=td(off) trv 十 t(f) ( 2 - 16 )
式中, td(off) 与 trv 之和又称为存储时间。
上海工军电子有限公司专注电力电子,提进电能价值。专注于电力电子电能变换及其control领域,主要为用户提供高的性能特种电源和新型电能质量control设备和ag尊龙凯时的解决方案。公司长期看好产业未来,一直布局服务产业,为产业链相关方提供各种方案, 更多相关资讯欢迎登录上海工军电子有限公司网站进行了解http://www.shgongjunpower.com