IGBT是先進的第三代功率模塊,工作頻率1-20khz,主要應用在變頻器的主回路逆變器及一切逆變電路,即dc/ac變換中。例電動汽車、伺服控制器、UPS、開關電源、斬波電源、無軌電車等。問世迄今有十年多歷史,幾乎已替代一切其它功率器件,例SCR、GTO、GTR、MOSFET、雙極型達林頓管等如今功率可高達1MW的低頻應用中,單個元件電壓可達4.0KV(pt結構)一6.5KV(npt結構),電流可達1.5KA,是較為理想的功率模塊。 [1]a,柵極與任何導電區要絕緣,以免產生靜電而擊穿,所以包裝時將g極和e極之間要有導電泡沫塑料,將它短接。裝配時切不可用手指直接接觸,直到g極管腳進行長久性連接。 IGBT 的開關特性是指漏極電流與漏源電壓之間的關系。閔行區品牌IGBT模塊設計
1947年12月,美國貝爾實驗室的肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組,研制出一種點接觸型的鍺晶體管。晶體管的問世,是20世紀的一項重大發明,是微電子**的先聲。晶體管出現后,人們就能用一個小巧的、消耗功率低的電子器件,來代替體積大、功率消耗大的電子管了。晶體管的發明又為后來集成電路的誕生吹響了號角。20世紀**初的10年,通信系統已開始應用半導體材料。20世紀上半葉,在無線電愛好者中***流行的礦石收音機,就采用礦石這種半導體材料進行檢波。半導體的電學特性也在電話系統中得到了應用。晶體管的發明,**早可以追溯到1929年,當時工程師利蓮費爾德就已經取得一種晶體管的**。但是,限于當時的技術水平,制造這種器件的材料達不到足夠的純度,而使這種晶體管無法制造出來。靜安區選擇IGBT模塊供應商1979年,MOS柵功率開關器件作為IGBT概念的先驅即已被介紹到世間。
導通壓降電導調制效應使電阻RN減小,使通態壓降小。關斷當在柵極施加一個負偏壓或柵壓低于門限值時,溝道被禁止,沒有空穴注入N-區內。在任何情況下,如果MOSFET電流在開關階段迅速下降,集電極電流則逐漸降低,這是因為換向開始后,在N層內還存在少數的載流子(少子)。這種殘余電流值(尾流)的降低,完全取決于關斷時電荷的密度,而密度又與幾種因素有關,如摻雜質的數量和拓撲,層次厚度和溫度。少子的衰減使集電極電流具有特征尾流波形,集電極電流引起以下問題:功耗升高;交叉導通問題,特別是在使用續流二極管的設備上,問題更加明顯。
IGBT的觸發和關斷要求給其柵極和基極之間加上正向電壓和負向電壓,柵極電壓可由不同的驅動電路產生。當選擇這些驅動電路時,必須基于以下的參數來進行:器件關斷偏置的要求、柵極電荷的要求、耐固性要求和電源的情況。因為IGBT柵極- 發射極阻抗大,故可使用MOSFET驅動技術進行觸發,不過由于IGBT的輸入電容較MOSFET為大,故IGBT的關斷偏壓應該比許多MOSFET驅動電路提供的偏壓更高。IGBT的開關速度低于MOSFET,但明顯高于GTR。IGBT在關斷時不需要負柵壓來減少關斷時間,但關斷時間隨柵極和發射極并聯電阻的增加而增加。IGBT的開啟電壓約3~4V,和MOSFET相當。IGBT導通時的飽和壓降比MOSFET低而和GTR接近,飽和壓降隨柵極電壓的增加而降低。穿通(PT)技術會有比較高的載流子注入系數,而由于它要求對少數載流子壽命進行控制致使其輸運效率變壞。
2)能向IGBT提供足夠的反向柵壓。在IGBT關斷期間,由于電路中其他部分的工作,會在柵極電路中產生一些高頻振蕩信號,這些信號輕則會使本該截止的IGBT處于微通狀態,增加管子的功耗。重則將使調壓電路處于短路直通狀態。因此,比較好給處于截止狀態的IGBT加一反向柵壓(幅值一般為5~15 V),使IGBT在柵極出現開關噪聲時仍能可靠截止。3)具有柵極電壓限幅電路,保護柵極不被擊穿。IGBT柵極極限電壓一般為+20 V,驅動信號超出此范圍就可能破壞柵極。80年代初期,用于功率MOSFET制造技術的DMOS(雙擴散形成的金屬-氧化物-半導體)工藝被采用到IGBT中來。閔行區品牌IGBT模塊設計
GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅動電流較大;閔行區品牌IGBT模塊設計
由于IGBT模塊為MOSFET結構,IGBT的柵極通過一層氧化膜與發射極實現電隔離。由于此氧化膜很薄,其擊穿電壓一般達到20~30V。因此因靜電而導致柵極擊穿是IGBT失效的常見原因之一。 因此使用中要注意以下幾點:1. 在使用模塊時,盡量不要用手觸摸驅動端子部分,當必須要觸摸模塊端子時,要先將人體或衣服上的靜電用大電阻接地進行放電后,再觸摸;2. 在用導電材料連接模塊驅動端子時,在配線未接好之前請先不要接上模塊;3. 盡量在底板良好接地的情況下操作。閔行區品牌IGBT模塊設計
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