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什麽是IGBT?它的作用是什麽?

IGBT是英文單詞Insulated Gate Bipolar Transistor,它的中文意思是絕緣柵雙極型晶體管。

從功能上來說,IGBT就是壹個電路開關,優點就是用電壓控制,飽和壓降小,耐壓高。用在電壓幾十到幾百伏量級、電流幾十到幾百安量級的強電上的。而且IGBT不用機械按鈕,它是由計算機控制的。

所以有了IGBT這種開關,就可以設計出壹類電路,通過計算機控制IGBT,把電源側的交流電變成給定電壓的直流電,或是把各種電變成所需頻率的交流電,給負載使用。這類電路統稱變換器。

IGBT模塊具有節能、安裝維修方便、散熱穩定等特點;當前市場上銷售的多為此類模塊化產品,壹般所說的IGBT也指IGBT模塊;隨著節能環保等理念的推進,此類產品在市場上將越來越多見;

IGBT是能源變換與傳輸的核心器件,俗稱電力電子裝置的“CPU”,作為國家戰略性新興產業,在軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領域應用極廣。

擴展資料;

方法

IGBT是將強電流、高壓應用和快速終端設備用垂直功率MOSFET的自然進化。由於實現壹個較高的擊穿電壓BVDSS需要壹個源漏通道,而這個通道卻具有很高的電阻率,因而造成功率MOSFET具有RDS(on)數值高的特征,IGBT消除了現有功率MOSFET的這些主要缺點。

雖然最新壹代功率MOSFET 器件大幅度改進了RDS(on)特性,但是在高電平時,功率導通損耗仍然要比IGBT 技術高出很多。較低的壓降,轉換成壹個低VCE(sat)的能力,以及IGBT的結構,同壹個標準雙極器件相比,可支持更高電流密度,並簡化IGBT驅動器的原理圖。

導通

IGBT矽片的結構與功率MOSFET 的結構十分相似,主要差異是IGBT增加了P+ 基片和壹個N+ 緩沖層(NPT-非穿通-IGBT技術沒有增加這個部分)。其中壹個MOSFET驅動兩個雙極器件。基片的應用在管體的P+和 N+ 區之間創建了壹個J1結。

當正柵偏壓使柵極下面反演P基區時,壹個N溝道形成,同時出現壹個電子流,並完全按照功率 MOSFET的方式產生壹股電流。如果這個電子流產生的電壓在0.7V範圍內,那麽,J1將處於正向偏壓,壹些空穴註入N-區內,並調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,並啟動了第二個電荷流。最後的結果是,在半導體層次內臨時出現兩種不同的電流拓撲:壹個電子流(MOSFET 電流); 壹個空穴電流(雙極)。

關斷

當在柵極施加壹個負偏壓或柵壓低於門限值時,溝道被禁止,沒有空穴註入N-區內。在任何情況下,如果MOSFET電流在開關階段迅速下降,集電極電流則逐漸降低,這是因為換向開始後,在N層內還存在少數的載流子(少子)。

這種殘余電流值(尾流)的降低,完全取決於關斷時電荷的密度,而密度又與幾種因素有關,如摻雜質的數量和拓撲,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題:功耗升高;交叉導通問題,特別是在使用續流二極管的設備上,問題更加明顯。

鑒於尾流與少子的重組有關,尾流的電流值應與芯片的溫度、IC 和VCE密切相關的空穴移動性有密切的關系。因此,根據所達到的溫度,降低這種作用在終端設備設計上的電流的不理想效應是可行的。

參考資料:

百度百科-IGBT