什么是igbt
什么是igbt
IGBT就是
大功率絕緣柵型場效應管 ,在大功率電源上或變頻器上廣泛使用.
1.IGBT的基本結構
絕緣柵雙極晶體管(IGBT)本質上是一個場效應晶體管,只是在漏極和漏區(qū)之間多了一個 P 型層。根據國際電工委員會的文件建議,其各部分名稱基本沿用場效應晶體管的相應命名。
圖1所示為一個N 溝道增強型絕緣柵雙極晶體管結構,N+區(qū)稱為源區(qū),附于其上的電極稱為源極。 N+ 區(qū)稱為漏區(qū)。器件的控制區(qū)為柵區(qū),附于其上的電極稱為柵極。溝道在緊靠柵區(qū)邊界形成。在漏、源之間的P型區(qū)(包括P+和P一區(qū))(溝道在該區(qū)域形成),稱為亞溝道區(qū)(Subchannel region )。而在漏區(qū)另一側的 P+ 區(qū)稱為漏注入區(qū)(Drain injector ),它是 IGBT 特有的功能區(qū),與漏區(qū)和亞溝道區(qū)一起形成 PNP 雙極晶體管,起發(fā)射極的作用,向漏極注入空穴,進行導電調制,以降低器件的通態(tài)電壓。附于漏注入區(qū)上的電極稱為漏極。
為了兼顧長期以來人們的習慣,IEC規(guī)定:源極引出的電極端子(含電極端)稱為發(fā)射極端(子),漏極引出的電極端(子)稱為集電極端(子)。這又回到雙極晶體管的術語了。但僅此而已。
IGBT的結構剖面圖如圖2所示。它在結構上類似于MOSFET ,其不同點在于IGBT是在N溝道功率MOSFET 的N+基板(漏極)上增加了一個P+ 基板(IGBT 的集電極),形成PN結j1 ,并由此引出漏極、柵極和源極則完全與MOSFET相似。
圖1 N溝道IGBT結構圖2 IGBT的結構剖面圖
由圖2可以看出,IGBT相當于一個由MOSFET驅動的厚基區(qū)GTR ,其簡化等效電路如圖3所示。圖中Rdr是厚基區(qū)GTR的擴展電阻。IGBT是以GTR 為主導件、MOSFET 為驅動件的復合結構。
N溝道IGBT的圖形符號有兩種,如圖4所示。實際應用時,常使用圖2-5所示的符號。對于P溝道,圖形符號中的箭頭方向恰好相反,如圖4所示。
IGBT 的開通和關斷是由柵極電壓來控制的。當柵極加正電壓時,MOSFET 內形成溝道,并為PNP晶體管提供基極電流,從而使IGBT導通,此時,從P+區(qū)注到N一區(qū)進行電導調制,減少N一區(qū)的電阻 Rdr值,使高耐壓的 IGBT 也具有低的通態(tài)壓降。在柵極上加負電壓時,MOSFET 內的溝道消失,PNP晶體管的基極電流被切斷,IGBT 即關斷。
正是由于 IGBT 是在N 溝道 MOSFET 的 N+ 基板上加一層 P+ 基板,形成了四層結構,由PNP-NPN晶體管構成 IGBT 。但是,NPN晶體管和發(fā)射極由于鋁電極短路,設計時盡可能使NPN不起作用。所以說, IGBT 的基本工作與NPN晶體管無關,可以認為是將 N 溝道 MOSFET 作為輸入極,PNP晶體管作為輸出極的單向達林頓管。
采取這樣的結構可在 N一層作電導率調制,提高電流密度。這是因 為從 P+ 基板經過 N+ 層向高電阻的 N一層注入少量載流子的結果。 IGBT 的設計是通過 PNP-NPN 晶體管的連接形成晶閘管。
2.IGBT模塊的術語及其特性術語說明
術語 | 符號 | 定義及說明(測定條件參改說明書) |
集電極、發(fā)射極間電壓 | VCES | 柵極、發(fā)射極間短路時的集電極,發(fā)射極間的最大電壓 |
柵極發(fā)極間電壓 | VGES |
關鍵詞:
igbt
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