行業動(dong)态
2025/12/15 17:51
電解電(diàn)源IGBT管是(shi)什麼
一、IGBT結構(gou)與工作(zuo)原理
GBT結(jie)構上與(yu)MOSFET十分類(lèi)似，隻是(shi)多了一(yi)個P’層，引(yin)出作為(wéi)發射極(jí)MOSFET完全相(xiang)似。按其(qi)緩沖區(qu)不同分(fen)對稱型(xíng)和非對(dui)稱型。栅(shan)極、集電(diàn)極與有(you)阻🙇🏻斷能(neng)力;非對(dui)稱型，正(zhèng)向有阻(zu)斷能力(lì)對稱♊型(xíng)具有正(zhèng)、反向特(te)性對稱(chēng)，都電流(liú)拖㊙️尾小(xiǎo)，均屬優(you)點，反向(xiang)阻斷能(neng)力低，但(dan)它的正(zhèng)向導通(tōng)♋壓降小(xiǎo)，關斷得(de)快，而對(dui)稱型卻(que)沒有這(zhe)些優點(diǎn)。簡化等(deng)效電路(lu)及常用(yong)符号示(shì)于圖4一(yi)25中，集電(diàn)極、發射(shè)極，分别(bié)用C.E表示(shi)。溝道IGBT的(de)工作原(yuan)理:IGBT由栅(shān)極電壓(yā)正、負來(lái)控制。當(dāng)加上正(zheng)栅極電(diàn)壓時，絕(jué)緣栅下(xià)形成，MOSFE T導(dao)通，相♻️當(dang)于凡接(jie)到E，為PNP晶(jīng)體管提(ti)供了♈流(liu)動的基(jī)極電流(liú)(即整個(ge)IGBT)導通。當(dāng)加上負(fù)栅極🚩電(dian)壓時，IGBT工(gong)作過程(cheng)相反，形(xíng)成關斷(duan)。從而使(shǐ)PNP管
二、IGBT的(de)靜态工(gōng)作特性(xing)
電鍍電(diàn)源靜态(tài)工作特(te)性有圖(tú)伏安特(tè)性示。轉(zhuan)移特性(xing)和開關(guan)特性😍，伏(fu)安特性(xìng)與雙極(ji)型功率(lü)晶體管(guǎn)相似。随(suí)着控制(zhì)電壓Vg。的(de)🌏增加💘，特(te)性曲線(xiàn)上移。每(měi)一條特(tè)性曲線(xian)分飽和(hé)區、放大(dà)區和擊(ji)穿區。Vge=o時(shí)，k值很小(xiao)，為截止(zhi)狀态。開(kāi)關電源(yuán)中的IGBT,通(tōng)過Vge電平(píng)的變化(huà)🏃🏻，使其在(zài)飽和與(yu)截止兩(liǎng)種狀态(tài)交🛀替工(gōng)作。轉移(yí)特性是(shì)(k一Vge)關系(xì)的描述(shù)。k與V二大(da)部分是(shi)線🧑🏽🤝🧑🏻性的(de)，隻在V，很(hěn)小時，才(cái)是非線(xiàn)性。有一(yi)個開啟(qi)電壓Vge(th) , Vge < Vge(th)時(shi)，k=o為關斷(duan)狀🍓态。使(shi)用中vg, ` 15V為(wei)好。開關(guan)特性是(shì)(k一Vice)曲線(xiàn)。可以看(kan)成開通(tong)時基本(ben)與縱軸(zhou)㊙️重合，關(guān)斷時與(yǔ)橫軸重(zhong)合。體現(xiàn)開通時(shí)壓降小(xiǎo)(1000v的管子(zi)隻有2-3V，相(xiang)對MOSFET來說(shuō)較小)關(guan)斷時漏(lou)電流很(hen)小，與場(chang)效應管(guǎn)相當。
動(dong)态特性(xìng)主要指(zhi)開通、關(guān)斷二個(gè)過程有(yǒu)關的特(te)性，如電(dian)💜流、電壓(yā)與時間(jiān)的關系(xì)。一般用(yong)典型值(zhí)或曲線(xiàn)來表💯示(shi)。圖4一29表(biao)🐆示開通(tōng)動态特(tè)性，開通(tong)過程包(bao)括ta(o.) (開💞通(tong)延遲✏️時(shi)間)Nt.(電流(liú)上升時(shí)間)、ttvt(MOSFE’I，單獨(dú)工作時(shí)的電壓(ya)下降時(shi)間)、tfv2 (MOSFE’I，與PNP兩(liang)器件同(tóng)時工作(zuo)時🍉的電(diàn)壓下降(jiàng)時間)四(si)個時間(jiān)之和。由(you)圖可知(zhī)各👨❤️👨時間(jiān)定義範(fàn)👄圍。當td(.) +‘後(hòu)集電極(jí)電流已(yǐ)達Ic，此後(hòu)vc。才開始(shǐ)下降，下(xià)降分二(er)個階段(duan)，完後v，再(zai)指數♊上(shang)升外😍加(jia)Vge值。二個(ge)階段中(zhōng)t2由MOSFET的栅(shān)一漏電(diàn)容以及(ji)晶體管(guan)的從放(fang)大到飽(bao)和狀态(tai)兩個因(yīn)素影響(xiǎng)。
關斷時(shi)間也包(bāo)括td(o0)(關斷(duàn)延遲)、‘(電(diàn)壓上升(sheng)), tfil (MOSFE’I，電流下(xia)降)和tf2(PNP管(guan)電流下(xià)降)四個(gè)時間和(hé)。吮包括(kuo)了晶體(tǐ)管存儲(chu)電荷恢(huī)複後期(qī)時間，一(yī)般較長(zhǎng)一些，因(yīn)此，對應(ying)損耗也(ye)🥰大。常希(xī)望變小(xiao)些，以減(jiǎn)小功耗(hao)，提高開(kāi)關頻率(lü)。這時，往(wǎng)往又引(yin)起通态(tai)壓降增(zēng)加的問(wèn)題。上述(shù)八個時(shí)間實際(jì)應用中(zhōng)常隻給(gei)出四🌂個(ge)時間:tom,trIt0ff和(hé)tf。圖4一30給(gěi)出一個(ge)25A,1000v的典型(xing)曲線。圖(tú)中ton = td(on) + ti “ tr = tfvl + tfv2 “ toff = td(off) + trv “ tf = tfil + tfi2 0
這些(xiē)參數還(hái)與工作(zuo)集電極(jí)電流、栅(shān)極電阻(zǔ)、及結的(de)溫度👈有(you)關。應用(yong)時可參(cān)考器件(jian)的特性(xìng)線。四個(ge)參數中(zhong)toff增加，原(yuán)因是存(cun)儲電荷(hé)恢複時(shi)間引起(qi)的。
IGBT的(de)栅極驅(qū)動需特(tè)别關注(zhù)。它的正(zhèng)偏栅壓(ya)、負偏栅(shan)壓(土♊Vge)及(ji)🏃♂️栅極串(chuan)聯電阻(zu)R。對開通(tong)、關斷時(shí)間•損耗(hao)、承受短(duǎn)🏃♂️路電♋流(liu)能🌈力及(ji)dV/dt都有密(mì)切♍的關(guān)系。在合(he)理範圍(wéi)内變化(hua)V，和Rg時其(qí)關系。在(zai)掌握IGBT的(de)特性♍曲(qǔ)線和參(cān)數後可(kě)以🌈設計(jì)栅極的(de)驅動電(dian)路。MOSFEI，管的(de)特性。因(yīn)此，用✉️于(yu)MOSFET管的驅(qū)👄動電路(lù)均可應(yīng)用。
1.直接(jie)驅動法(fa)
前面介(jie)紹驅動(dòng)MOSFEI，均有參(cān)考價值(zhi)。原則上(shang)，因它的(de)輸人特(tè)性是例(lì)如✌️有如(rú)下幾種(zhǒng)方法:如(rú)果要士(shì)Vge偏壓，則(zé)可參照(zhao)圖4一🙇🏻32(a)示(shì)出變壓(yā)器隔離(li)驅動電(diàn)路，圖(b)示(shi)出光電(diàn)禍合隔(ge)離驅動(dòng)電路。圖(tu)(b)是雙電(diàn)源供電(dian)的驅動(dòng)電路。當(dang)V。使發光(guāng)二極管(guan)有電流(liu)流過時(shí)，光電禍(huo)合器HU的(de)三🐆極管(guan)導通，R，上(shang)有電流(liu)流過💋，場(chǎng)效應管(guǎn)T1關斷，在(zài)v。作用下(xia)，經電阻(zǔ)R2, T2管的基(jī)一發極(jí)有了偏(piān)流，T2迅速(su)導通，經(jīng)💜R。栅極電(dian)阻，IGBT得到(dao)正偏壓(ya)而導通(tōng)㊙️。當幾沒(mei)有脈沖(chong)電壓時(shi)，發光二(er)極管不(bu)發光時(shi)🐪，作用過(guò)程相反(fǎn)，T1導通💔使(shǐ)T3導通，一(yī)V。經栅極(jí)電📞阻R。加(jia)在IGBT的栅(shan)一發極(jí)之間，使(shi)IGBT迅速關(guan)斷。
2.集成(cheng)模塊驅(qu)動電路(lù)
鍍整流(liu)器目前(qián)較多使(shǐ)用EXB系列(lie)集成模(mó)塊驅動(dong)IGBT。它比🐉分(fen)立元☂️件(jian)🥵的驅動(dong)電路有(yǒu)體積小(xiao)，效率高(gāo)，可靠性(xìng)高的優(you)點。它是(shì)十六腳(jiǎo)型封㊙️裝(zhuang)塊。内部(bu)結構為(wéi)其典型(xing)應用電(dian)路。EXB840能驅(qu)動75A, 1200V的IGBT管(guan)。加直流(liú)20V作為集(jí)🈚成塊工(gōng)作電源(yuán)。開關頻(pin)率在40千(qiān)赫以下(xia)，整個🔞驅(qū)動電路(lu)動作快(kuài)，信💯号延(yán)時不超(chao)過1.5微秒(miao)。内部🌈利(lì)用穩壓(ya)二極管(guan)産生一(yi)5V的電壓(ya)，除供内(nèi)部應用(yòng)外，也為(wéi)外用提(tí)供負偏(pian)壓。集成(chéng)塊采用(yòng)🚩高速光(guāng)禍輸人(rén)☎️隔離，并(bing)有過流(liú)檢測及(jí)過❄️載慢(man)速關栅(shān)等控制(zhi)功能。
高(gāo)頻開關(guan)電源圖(tú)4一34為有(yǒu)過流檢(jian)測輸人(ren)和過流(liu)保護輸(shu)出的一(yī)種典型(xíng)應用。當(dang)IGBT出現過(guo)流時，腳(jiǎo)5出現低(dī)電平，光(guang)禍Sol有輸(shū)出，對PWM信(xìn)号提供(gòng)一個封(feng)鎖信号(hào)，該信号(hao)使PWM驅🍉動(dòng)脈沖輸(shu)出轉化(hua)成一系(xi)列窄脈(mò)沖，對EXB840實(shi)行👨❤️👨軟關(guan)斷。此電(dian)路中具(jù)有記憶(yi)、封鎖保(bǎo)護功能(neng)外，還具(ju)☀️有較強(qiáng)的抗幹(gàn)擾能力(lì)，在真正(zheng)過流時(shí)(即信号(hao)持續💰IO廬(lu)以上)才(cái)發生控(kòng)制動作(zuo)，關斷💞IGBT0在(zài)要求有(yǒu)較高⭐的(de)負偏壓(yā)輸出，例(li)如一15V時(shi)，對原3腳(jiao)與9腳的(de)✉️一5V進行(háng)簡.單改(gai)接。
