IGBT双脉冲仿真—脉冲宽度、负栅极电压、发射极寄生电感的影响
(1)igbt和栅极钳位tvs二极管结构
(2)双脉冲开关特性：
vge1=15v（100us）,vge2=-3v(100us),ls=10nh
#################################################
igbt开通和关断过程描述：
图1 igbt开通过程波形
开通过程简述：
a)阶段1(0—t1)：在此阶段，栅极电流开始对栅电容cge充电，但是vge
b)阶段2(tl—t2)：在t1时刻，vge>vth，沟道开启，电子开始通过沟道注入到基区，同时背面的集电极开始向基区内注入空穴，集电极开始产生电流ic，此时ic
c)阶段3(t2—t3)：在t2时刻，ic=il，流过续流二极管的电流降低至0，二极管内部载流子开始复合。
d)阶段4(t3—t4)：续流二极管内部载流子已经完成复合，续流二极管两端电压开始上升，这导致igbt两端的电压下降和栅极集电极电容cgc放电。此时igbt电流ic形成过冲，过冲的大小与cgc大小有密切关系，cgc越大，ic过冲越大。
e)阶段5(t4—t5)：在t4时刻，vge将调整以适应ic的过冲，在t5时刻，二极管反向恢复完成，vge将会略微下降，使igbt可以承受负载电流il。在此阶段，栅极发射极电压vge保持恒定，栅极电流流入至栅极集电极电容cgc，集电极发射极两端电压随着cgc放电而下降。
f)阶段6(t6—t7)：在t6时刻，vce下降到使igbt进入饱和状态，栅极反射极电压增加以维持il，当vce衰减稳定后，稳定值即为饱和导通压降vce(sat)，到此开通过程完全结束。
图2 igbt关断过程波形
关断过程简述：
a)阶段1(0—t1)，在t=0时刻，开关s动作，lgbt开始关断，栅极通过rg开始放电，vge下降。这导致通过沟道注入到基区的电子数量变少，但是由于感性负载的存在，通过抽取n基区中多余的电子和空穴来抑制ic的减小。
b)阶段2(tl—t3)在t1时刻，基区内剩余电荷降为0，耗尽区开始形成。在vce较小时，栅压维持在vgp(vgp的大小与栅极电阻rg成正比)，当vce超过一定限度时，栅压开始下降。
c)阶段3(t3—t6)在t3时刻，vce达到电路外加电压vdc，耗尽区不再展宽，此时集电极电路ic迅速下降，由于ic的下降在负载电感上感生一个负电压，此时vce过冲到最大值，感生电压使续流回路导通，负载电流转移到续流回路。igbt关断完成。
在igbt开关过程中通常用开通延迟td(on)、关断延迟td(off)、上升时间tr和下降时间tf来进行描述。图5是igbt整个开关过程的波形。
图3 igbt整个开关过程波形
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a)阶段1(0—t1)：在此阶段，栅极电流开始对栅电容cge充电，但是vge
b)阶段2(tl—t2)：在t1时刻，vge>vth，沟道开启，电子开始通过沟道注入到基区，同时背面的集电极开始向基区内注入空穴，集电极开始产生电流ic，此时ic
c)阶段3(t2—t3)：在t2时刻，ic=il，流过续流二极管的电流降低至0，二极管内部载流子开始复合。
d)阶段4(t3—t4)：续流二极管内部载流子已经完成复合，续流二极管两端电压开始上升，这导致igbt两端的电压下降和栅极集电极电容cgc放电。此时igbt电流ic形成过冲，过冲的大小与cgc大小有密切关系，cgc越大，ic过冲越大。
e)阶段5(t4—t5)：在t4时刻，vge将调整以适应ic的过冲，在t5时刻，二极管反向恢复完成，vge将会略微下降，使igbt可以承受负载电流il。在此阶段，栅极发射极电压vge保持恒定，栅极电流流入至栅极集电极电容cgc，集电极发射极两端电压随着cgc放电而下降。
f)阶段6(t6—t7)：在t6时刻，vce下降到使igbt进入饱和状态，栅极反射极电压增加以维持il，当vce衰减稳定后，稳定值即为饱和导通压降vce(sat)，到此开通过程完全结束。
图2 igbt关断过程波形
关断过程简述：
a)阶段1(0—t1)，在t=0时刻，开关s动作，lgbt开始关断，栅极通过rg开始放电，vge下降。这导致通过沟道注入到基区的电子数量变少，但是由于感性负载的存在，通过抽取n基区中多余的电子和空穴来抑制ic的减小。
b)阶段2(tl—t3)在t1时刻，基区内剩余电荷降为0，耗尽区开始形成。在vce较小时，栅压维持在vgp(vgp的大小与栅极电阻rg成正比)，当vce超过一定限度时，栅压开始下降。
c)阶段3(t3—t6)在t3时刻，vce达到电路外加电压vdc，耗尽区不再展宽，此时集电极电路ic迅速下降，由于ic的下降在负载电感上感生一个负电压，此时vce过冲到最大值，感生电压使续流回路导通，负载电流转移到续流回路。igbt关断完成。
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图3 igbt整个开关过程波形
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