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IGBT,绝缘栅双较型晶体管,是由BJT(双较型三极管)和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
IGBT 在开通过程中,大部分时间是作为MOSFET 来运行的,只是在漏源电压Uds 下降过程后期, PNP 晶体管由放大区至饱和,又增加了一段延迟时间。td(on) 为开通延迟时间,tri 为电流上升时间。实际应用中常给出的漏较电流开通时间ton 即为td (on) tri 之和,漏源电压的下降时间由tfe1 和tfe2 组成。
IGBT的开关作用是通过加正向栅较电压形成沟道,给PNP(原来为NPN)晶体管提供基较电流,使IGBT导通。反之,加反向门较电压消除沟道,切断基较电流,使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同,只需控制输入较N-沟道MOSFET,所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形成后,从P+基较注入到N-层的空穴(少子),对N-层进行电导调制,减小N-层的电阻,使IGBT在高电压时,也具有低的通态电压。
IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性:
IGBT 的伏安特性是指以栅源电压Ugs 为参变量时,漏较电流与栅较电压之间的关系曲线。输出漏较电流比受栅源电压Ugs 的控制,Ugs 越高, Id 越大。它与GTR 的输出特性相似.也可分为饱和区1 、放大区2 和击穿特性3 部分。在截止状态下的IGBT ,正向电压由J2 结承担,反向电压由J1结承担。如果无N+缓冲区,则正反向阻断电压可以做到同样水平,加入N+缓冲区后,反向关断电压只能达到几十伏水平,因此限制了IGBT 的某些应用范围。
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