关于IGBT的特性

igbt,insulatedgatebipolartransistor,是一种复合全控电压驱动功率半导体器件由bjt(双极晶体管)和igfet(绝缘栅场效应晶体管)组成。它兼有mosfet的高输入阻抗和gtr的低导通压降的优点。gtr的饱和电压降低,载流密度大,但驱动电流更大。mosfet的驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。igbt结合了以上两种器件的优点,驱动功率小,饱和电压降低。非常适合用于直流电压600v及以上的变流系统,如交流电机、逆变器、开关电源、照明电路、牵引驱动等领域。
igbt模块是由igbt(绝缘栅双极晶体管)和fwd(续流二极管)通过特定的电路桥封装而成的模块化半导体产品。封装后的igbt模块直接应用于逆变器、ups不间断电源等设备。igbt模块具有节能、安装维护方便、散热稳定等特点。一般igbt也指igbt模块。随着节能环保等理念的推进,此类产品将在市场上越来越普遍。igbt是能量转换和传输的核心器件,俗称电力电子器件的“cpu”,广泛应用于轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车、新能源设备等领域。
igbt的特性
1、静态 vi 特性
下图显示了 n 沟道 igbt 的静态 vi 特性以及标有参数的电路图,该图与 bjt 的图相似,只是图中保持恒定的参数是 vge,因为 igbt 是电压控制器件,而 bjt 是电流控制器件。
igbt的静态特性图
当 igbt 处于关闭模式时(vce为正且 vge 《 vget),反向电压被 j 2 阻断,当它被反向偏置时,即 vce为负,j 1 阻断电压。
2、开关特性
igbt 是电压控制器件,因此它只需要一个很小的电压到栅极即可保持导通状态。
由于是单向器件, igbt 只能在从集电极到发射极的正向切换电流。igbt的典型开关电路如下所示,栅极电压 vg施加到栅极引脚以从电源电压 v+ 切换电机 (m)。电阻 rs 大致用于限制通过电机的电流。
igbt的典型开关电路图
下图显示了igbt 的典型开关特性。
igbt 的典型开关特性
导通时间( t on):通常由延迟时间 (t dn ) 和上升时间 (t r ) 两部分组成。
延迟时间 (t dn ):定义为集电极电流从漏电流 ice上升到 0.1 ic(最终集电极电流)和集电极发射极电压从 vce下降到 0.9vce的时间。
上升时间 (t r ):定义为集电极电流从 0.1 ic上升到 ic以及集电极-发射极电压从 0.9v ce下降到 0.1 vce的时间。
关断时间( t off):由三个部分组成,延迟时间 (t df )、初始下降时间 (t f1 ) 和最终下降时间 (t f2 )。
延迟时间 (t df ):定义为集电极电流从 i c下降到 0.9 i c并且 v ce开始上升的时间。
初始下降时间 (t f1 ):是集电极电流从 0.9 i c下降到 0.2 i c并且集电极发射极电压上升到 0.1 v ce的时间。
最终下降时间 (t f2 ):定义为集电极电流从 0.2 i c下降到 0.1 i c并且 0.1v ce上升到最终值 v ce的时间。
关断时间公式
导通时间公式
3、输入特性
下图可以理解igbt的输入特性。开始,当没有电压施加到栅极引脚时,igbt 处于关闭状态,没有电流流过集电极引脚。
当施加到栅极引脚的电压超过阈值电压时,igbt 开始导通,集电极电流 i g开始在集电极和发射极端子之间流动。集电极电流相对于栅极电压增加,如下图所示。
igbt的输入特性图
4、输出特性
由于 igbt 的工作依赖于电压,因此只需要在栅极端子上提供极少量的电压即可保持导通。
igbt 与双极功率晶体管相反,双极功率晶体管需要在基极区域有连续的基极电流流动以保持饱和。igbt 是单向器件,这意味着它只能在“正向”(从集电极到发射极)开关。
igbt 与具有双向电流切换过程的 mos 管正好相反。mos管正向可控,反向电压不受控制。
在动态条件下,当 igbt 关闭时, 可能会经历闩锁电流,当连续导通状态驱动电流似乎超过临界值时,这就是闩锁电流。
此外,当栅极-发射极电压低于阈值电压时,会有少量漏电流流过 igbt ,此时,集电极-发射极电压几乎等于电源电压,因此,四层器件 igbt 工作在截止区。
igbt 的输出特性图
开igbt 的输出特性分为三个阶段:
第一阶段:当栅极电压 vge 为零时,igbt 处于关断状态,这称为截止区。
第二阶段:当 vge 增加时,如果它小于阈值电压,那么会有很小的漏电流流过 igbt ,但i gbt 仍然处于截止区。
第三阶段:当 vge增加到超过阈值电压时,igbt 进入有源区,电流开始流过 igbt 。如下图所示,电流将随着电压 vge的增加而增加。

资本大举“元宇宙概念”,是机会还是泡沫?
如何在电脑上玩转华为 VR Glass
一种人工智能系统可以很好地治疗严重的心脏病
回顾海峡两岸半导体产业合作发展的介绍和说明
详细解析指针式万用电表使用方法及注意事项
关于IGBT的特性
将MCP4921与PIC16F877A接口进行数模转换的方法
“芯荒”烧到路由器 网通芯片全面缺货
人体对电流的反应
Vishay新款850nm红外发射器VSLY5850
国产设计日益增强,300块的无人机也能玩出花样来!
远鉴科技用生物识别技术开启智慧安防之门
大功率电机控制器硬件在环系统仿真测试
电感测微仪主要的技术指标_电感测微仪硬件特点
2018区块链、大数据、物联网三大板块中国进入下一个“造富时代”,先睹为快!
电池将开拓清洁能源的未来(后篇)
苹果高管诠释新iPad电池问题:寿命不受影响
卷积神经网络是实现深度学习的重要方法之一
带定时器的星三角控制电路图
思必驰携手博纳时代助力亚洲金融协会打造高效国际会议