PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器絕緣柵雙極晶體管IGBT
出處:gwl2004 發(fā)布于:2008-10-07 15:14:52
絕緣柵雙極晶體管IGBT(Insu1ated Gate Bipolar Transistor)是一種新型的復(fù)合功率開關(guān)器件。如圖(a)為IGBT芯片的基本結(jié)構(gòu)圖,可以看出 ,IGBT比N型溝道的MOSFET多一個(gè)P+層。
IGBT的特點(diǎn)如下。
(1)IGBT是一種電壓控制的功率開關(guān)器件:IGBT等效于用MOSFET做驅(qū)動(dòng)級(jí)的一種壓控功率開關(guān)器件。
(2)IGBT比MOSFET的耐壓高,電流容量大:IGBT導(dǎo)通時(shí)正載流子從P+層流人N型區(qū)并在N型區(qū)積蓄,加強(qiáng)了電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng),這就使IGBT在導(dǎo)通時(shí) 呈現(xiàn)的電阻比高壓(300V以上)MOSFET低得多,因而IGBT容易實(shí)現(xiàn)高壓大電流。前級(jí)是個(gè)電流較小的MOSFET,允許導(dǎo)通電阻較大,Nˉ層可以適當(dāng) 地加厚,耐壓可以提高。
(3)開通速度比MOSFET快:由于IGBT中小電流MOSFET的開通速度很快,在開通之初后級(jí)PNP型晶體管的基極電流上升很快,使IGBT的開通速度不 但比雙極性晶體管快,而且開通延遲時(shí)間td(on)比同容量的MOSFET還短。
(4)關(guān)斷速度比MOSFET慢:雖然IGBT中前級(jí)MOSFET的關(guān)斷速度很快,但后級(jí)PNP型晶體管是少子功率的開關(guān)器件,少數(shù)載流子要有復(fù)合、擴(kuò)散和 消失的時(shí)間,在電流迅速下降到約1/3時(shí),下降速度明顯變慢,俗稱“拖尾”。后級(jí)PNP型管的集一射極之間有基一射極PN結(jié)壓降和MOSFET的壓 降,故集一射極不進(jìn)入深飽和狀態(tài),關(guān)斷速度較快。隨著生產(chǎn)工藝的改進(jìn),關(guān)斷速度也有明顯的提高。
IGBT的輸出特性如圖(d)所示,為低壓區(qū)輸出特性。

如圖 IGBT開關(guān)管
(1)電壓型控制特性。
(2)即使在集電極電流Ic很小時(shí),UCE也只少有一個(gè)PN結(jié)的壓降(約0.7V),這就是IGBT為什么不做成低壓開關(guān)器件的原因。
(3)雖然柵極電壓UCE不很大(如7V),也能輸出一定的集電極電流Ic但通態(tài)壓降UCE(on)較大。當(dāng)柵極電壓UCE增大到15V時(shí),通態(tài)壓降UCE(on)明顯減小。
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