常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。 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?yún)^(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?yún)^(qū)上的電極稱為漏極。 IGBT 的開關作用是通過加正向柵極電壓形成溝道,給PNP 晶體管提供基極電流,使IGBT 導通。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅動電流較大;浦東新區(qū)進口IGBT模塊供應商
為了抑制n+pn-寄生晶體管的工作IGBT采用盡量縮小p+n-p晶體管的電流放大系數(shù)α作為解決閉鎖的措施。具體地來說,p+n-p的電流放大系數(shù)α設計為0.5以下。 IGBT的閉鎖電流IL為額定電流(直流)的3倍以上。IGBT的驅動原理與電力MOSFET基本相同,通斷由柵射極電壓uGE決定。 [2]導通IGBT硅片的結構與功率MOSFET 的結構十分相似,主要差異是IGBT增加了P+ 基片和一個N+ 緩沖層(NPT-非穿通-IGBT技術沒有增加這個部分),其中一個MOSFET驅動兩個雙極器件。虹口區(qū)選擇IGBT模塊設計開關損耗增大,使原件發(fā)熱加劇,因此,選用IGBT模塊時額定電流應大于負載電流。
Rlimit =10~100Ω,C=10~470μF,Creset=10nF.一、柵極電阻Rg的作用1、消除柵極振蕩絕緣柵器件(IGBT、MOSFET)的柵射(或柵源)極之間是容性結構,柵極回路的寄生電感又是不可避免的,如果沒有柵極電阻,那柵極回路在驅動器驅動脈沖的激勵下要產生很強的振蕩,因此必須串聯(lián)一個電阻加以迅速衰減。2、轉移驅動器的功率損耗電容電感都是無功元件,如果沒有柵極電阻,驅動功率就將絕大部分消耗在驅動器內部的輸出管上,使其溫度上升很多。
IGBT的開關作用是通過加正向柵極電壓形成溝道,給PNP 晶體管提供基極電流,使IGBT 導通。反之,加反向門極電壓消除溝道,切斷基極電流,使IGBT 關斷。IGBT 的驅動方法和MOSFET 基本相同,只需控制輸入極N一溝道MOSFET ,所以具有高輸入阻抗特性。當MOSFET 的溝道形成后,從P+ 基極注入到N 一層的空穴(少子),對N 一層進行電導調制,減小N 一層的電阻,使IGBT 在高電壓時,也具有低的通態(tài)電壓。IGBT驅動電路是驅動IGBT模塊以能讓其正常工作,并同時對其進行保護的電路。MOSFET驅動功率很小,開關速度快,但導通壓降大,載流密度小。
Q 為柵極電荷,可參考IGBT模塊參數(shù)手冊。例如,常見IGBT驅動器(如TX-KA101)輸出正電壓15V,負電壓-9V,則U=24V,假設 F=10KHz,Q=2.8uC可計算出 P=0.67w ,柵極電阻應選取2W電阻,或2個1W電阻并聯(lián)。三、設置柵極電阻的其他注意事項1、盡量減小柵極回路的電感阻抗,具體的措施有:a)驅動器靠近IGBT減小引線長度;b) 驅動的柵射極引線絞合,并且不要用過粗的線;c) 線路板上的 2 根驅動線的距離盡量靠近;d) 柵極電阻使用無感電阻;e) 如果是有感電阻,可以用幾個并聯(lián)以減小電感。2、IGBT 開通和關斷選取不同的柵極電阻具體地來說,p+n-p的電流放大系數(shù)α設計為0.5以下。浦東新區(qū)進口IGBT模塊供應商
通常采用雙絞線來傳送驅動信號,以減少寄生電感。浦東新區(qū)進口IGBT模塊供應商
門極輸入電容Cies 由CGE 和CGC 來表示,它是計算IGBT 驅動器電路所需輸出功率的關鍵參數(shù)。該電容幾乎不受溫度影響,但與IGBT集電極-發(fā)射極電壓VCE 的電壓有密切聯(lián)系。在IGBT數(shù)據(jù)手冊中給出的電容Cies 的值,在實際電路應用中不是一個特別有用的參數(shù),因為它是通過電橋測得的,在測量電路中,加在集電極上C 的電壓一般只有25V(有些廠家為10V),在這種測量條件下,所測得的結電容要比VCE=600V 時要大一些(如圖2)。由于門極的測量電壓太低(VGE=0V )而不是門極的門檻電壓,在實際開關中存在的米勒效應(Miller 效應)在測量中也沒有被包括在內,在實際使用中的門極電容Cin值要比IGBT 數(shù)據(jù)手冊中給出的電容Cies 值大很多。因此,在IGBT數(shù)據(jù)手冊中給出的電容Cies值在實際應用中**只能作為一個參考值使用。浦東新區(qū)進口IGBT模塊供應商
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