正向阻斷當柵極和發(fā)射極短接并在集電極端子施加一個正電壓時,P/NJ3結(jié)受反向電壓控制。此時,仍然是由N漂移區(qū)中的耗盡層承受外部施加的電壓。 [2]閂鎖IGBT在集電極與發(fā)射極之間有一個寄生PNPN晶閘管。在特殊條件下,這種寄生器件會導通。這種現(xiàn)象會使集電極與發(fā)射極之間的電流量增加,對等效MOSFET的控制能力降低,通常還會引起器件擊穿問題。晶閘管導通現(xiàn)象被稱為IGBT閂鎖,具體地說,這種缺陷的原因互不相同,與器件的狀態(tài)有密切關系。通常情況下,靜態(tài)和動態(tài)閂鎖有如下主要區(qū)別:在這種溝槽結(jié)構(gòu)中,實現(xiàn)了在通態(tài)電壓和關斷時間之間折衷的更重要的改進。相城區(qū)應用IGBT模塊品牌
IGBT 的伏安特性是指以柵源電壓Ugs 為參變量時,漏極電流與柵極電壓之間的關系曲線。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs 的控制,Ugs 越高, Id 越大。它與GTR 的輸出特性相似.也可分為飽和區(qū)1 、放大區(qū)2 和擊穿特性3 部分。在截止狀態(tài)下的IGBT ,正向電壓由J2 結(jié)承擔,反向電壓由J1結(jié)承擔。如果無N+ 緩沖區(qū),則正反向阻斷電壓可以做到同樣水平,加入N+緩沖區(qū)后,反向關斷電壓只能達到幾十伏水平,因此限制了IGBT 的某些應用范圍。IGBT 的轉(zhuǎn)移特性是指輸出漏極電流Id 與柵源電壓Ugs 之間的關系曲線。它與MOSFET 的轉(zhuǎn)移特性相同,當柵源電壓小于開啟電壓Ugs(th) 時,IGBT 處于關斷狀態(tài)。在IGBT 導通后的大部分漏極電流范圍內(nèi), Id 與Ugs呈線性關系。比較高柵源電壓受比較大漏極電流限制,其比較好值一般取為15V左右。相城區(qū)應用IGBT模塊品牌MOSFET驅(qū)動功率很小,開關速度快,但導通壓降大,載流密度小。
導通IGBT硅片的結(jié)構(gòu)與功率MOSFET 的結(jié)構(gòu)十分相似,主要差異是IGBT增加了P+ 基片和一個N+ 緩沖層(NPT-非穿通-IGBT技術(shù)沒有增加這個部分),其中一個MOSFET驅(qū)動兩個雙極器件?;膽迷诠荏w的P+和N+ 區(qū)之間創(chuàng)建了一個J1結(jié)。當正柵偏壓使柵極下面反演P基區(qū)時,一個N溝道形成,同時出現(xiàn)一個電子流,并完全按照功率MOSFET的方式產(chǎn)生一股電流。如果這個電子流產(chǎn)生的電壓在0.7V范圍內(nèi),那么,J1將處于正向偏壓,一些空穴注入N-區(qū)內(nèi),并調(diào)整陰陽極之間的電阻率,這種方式降低了功率導通的總損耗,并啟動了第二個電荷流。***的結(jié)果是,在半導體層次內(nèi)臨時出現(xiàn)兩種不同的電流拓撲:一個電子流(MOSFET 電流);空穴電流(雙極)。 [4]uGE大于開啟電壓UGE(th)時,MOSFET內(nèi)形成溝道,為晶體管提供基極電流,IGBT導通。 [2]
IGBT是先進的第三代功率模塊,工作頻率1-20khz,主要應用在變頻器的主回路逆變器及一切逆變電路,即dc/ac變換中。例電動汽車、伺服控制器、UPS、開關電源、斬波電源、無軌電車等。問世迄今有十年多歷史,幾乎已替代一切其它功率器件,例SCR、GTO、GTR、MOSFET、雙極型達林頓管等如今功率可高達1MW的低頻應用中,單個元件電壓可達4.0KV(pt結(jié)構(gòu))一6.5KV(npt結(jié)構(gòu)),電流可達1.5KA,是較為理想的功率模塊。 [1]a,柵極與任何導電區(qū)要絕緣,以免產(chǎn)生靜電而擊穿,所以包裝時將g極和e極之間要有導電泡沫塑料,將它短接。裝配時切不可用手指直接接觸,直到g極管腳進行長久性連接。 特別是用作高頻開關時,由于開關損耗增大,發(fā)熱加劇,選用時應該降等使用。
目前只能通過IGBT高壓串聯(lián)等技術(shù)來實現(xiàn)高壓應用。國外的一些廠家如瑞士ABB公司采用軟穿通原則研制出了8KV的IGBT器件,德國的EUPEC生產(chǎn)的6500V/600A高壓大功率IGBT器件已經(jīng)獲得實際應用,日本東芝也已涉足該領域。與此同時,各大半導體生產(chǎn)廠商不斷開發(fā)IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠性、低成本技術(shù),主要采用1um以下制作工藝,研制開發(fā)取得一些新進展。 N溝型的 IGBT工作是通過柵極-發(fā)射極間加閥值電壓VTH以上的(正)電壓,在柵極電極正下方的p層上形成反型層(溝道),開始從發(fā)射極電極下的n-層注入電子。非穿通(NPT)技術(shù)則是基于不對少子壽命進行殺傷而有很好的輸運效率,不過其載流子注入系數(shù)卻比較低。吳江區(qū)使用IGBT模塊聯(lián)系方式
由于IGBT模塊為MOSFET結(jié)構(gòu),IGBT的柵極通過一層氧化膜與發(fā)射極實現(xiàn)電隔離。相城區(qū)應用IGBT模塊品牌
門極輸入電容Cies 由CGE 和CGC 來表示,它是計算IGBT 驅(qū)動器電路所需輸出功率的關鍵參數(shù)。該電容幾乎不受溫度影響,但與IGBT集電極-發(fā)射極電壓VCE 的電壓有密切聯(lián)系。在IGBT數(shù)據(jù)手冊中給出的電容Cies 的值,在實際電路應用中不是一個特別有用的參數(shù),因為它是通過電橋測得的,在測量電路中,加在集電極上C 的電壓一般只有25V(有些廠家為10V),在這種測量條件下,所測得的結(jié)電容要比VCE=600V 時要大一些(如圖2)。由于門極的測量電壓太低(VGE=0V )而不是門極的門檻電壓,在實際開關中存在的米勒效應(Miller 效應)在測量中也沒有被包括在內(nèi),在實際使用中的門極電容Cin值要比IGBT 數(shù)據(jù)手冊中給出的電容Cies 值大很多。因此,在IGBT數(shù)據(jù)手冊中給出的電容Cies值在實際應用中**只能作為一個參考值使用。相城區(qū)應用IGBT模塊品牌
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