PDF《开关电源原理及其应用》

第四节:绝缘栅双极晶体管 IGBT 又叫绝缘栅双极型晶体管. 一.原理: 半导体结构分析略. 本讲义附加了相关资料, 供感兴趣的同事可以查阅. 该器件符号如下: C C E G G E

4 N 沟道 P 沟道 图1-8:IGBT 的图形符号 注意,它的三个电极分别为门极 G、集电极 C、发射极 E. 图1-9:IGBT 的等效电路图. 上面给出了该器件的等效电路图.实际上,它相当于把 MOS 管和达林顿晶体管做到 了一起.因而同时具备了 MOS 管、GTR 的优点. 二.特点: 这种器件的特点是集 MOSFET 与GTR 的优点于一身.输入阻抗高,速度快,热稳定性 好.通态电压低,耐压高,电流大. 它的电流密度比 MOSFET 大,芯片面积只有 MOSFET 的40%.但速度比 MOSFET 略低. 大功率 IGBT 模块达到 1200-1800A/1800-3300V 的水平(参考).速度在中等电压 区域(370-600V),可达到 150-180KHz. 三.参数与特性: (1)转移特性 图1-10:IGBT 的转移特性 IC UGE 这个特性和 MOSFET 极其类似,反映了管子的控制能力. (2)输出特性

5 VCE VGE IC 图1-11:IGBT 的输出特性 它的三个区分别为: 靠近横轴:正向阻断区,管子处于截止状态. 爬坡区:饱和区,随着负载电流Ic变化,UCE基本不变,即所谓饱和状态. 水平段:有源区. (3)通态电压 Von: 图1-12:IGBT 通态电压和 MOSFET 比较 所谓通态电压,是指IGBT进入导通状态的管压降VDS,这个电压随VGS上升而下降. 由上图可以看到,IGBT 通态电压在电流比较大时,Von 要小于 MOSFET. I VON IGBT MOSFET MOSFET 的Von 为正温度系数,IGBT 小电流为负温度系数,大电流范围内为正温度 系数. (4)开关损耗: 常温下,IGBT 和MOSFET 的关断损耗差不多.MOSFET 开关损耗与温度关系不大,但IGBT 每增加