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IGBT電源模塊是一種復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，其**由MOSFET（金屬-氧化物半導體場效應晶體管）和GTR（巨型晶體管）復合結構組成，兼具高輸入阻抗與低導通壓降的優勢。該模塊廣泛應用于高壓變流系統，包括工業變頻器、電力牽引傳動裝置及智能電網設備等場景，支持600V及以上的直流電壓環境 [1]。該器件特性分為靜態與動態兩類，前者包含伏安特性和轉移特性，后者涵蓋開關特性。截至2025年，其技術已滲透至可再生能源發電、軌道交通能源轉換等新興領域，并持續推動電力電子系統的高效化發展 [1]非穿通(NPT)技術則是基于不對少子壽命進行殺傷而有很好的輸運效率，不過其載流子注入系數卻比較低。吳...

門極電荷 QG ≈ QG(on) + ΔUGE · Cies · 4.5 = QG(on) + [ 0 - VG(off) ] · Cies · 4.5-- 適用于Cies 的測試條件為 VCE = 25 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz 的IGBT門極電荷 QG ≈ QG(on) + ΔUGE · Cies · 2.2 = QG(on) + [ 0 - VG(off) ] · Cies · 2.2-- 適用于Cies 的測試條件為 VCE = 10 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz 的IGBT當為各個應用選擇IGBT驅動器時，必須考慮下列細節：· 驅動器必須能夠提供所...

2010年，中國科學院微電子研究所成功研制國內***可產業化IGBT芯片，由中國科學院微電子研究所設計研發的15-43A /1200V IGBT系列產品（采用Planar NPT器件結構）在華潤微電子工藝平臺上流片成功，各項參數均達到設計要求，部分性能優于國外同類產品。這是我國國內***自主研制可產業化的IGBT（絕緣柵雙極晶體管）產品，標志著我國全國產化IGBT芯片產業化進程取得了重大突破，擁有了***條專業的完整通過客戶產品設計驗證的IGBT工藝線。該科研成果主要面向家用電器應用領域，聯合江蘇矽萊克電子科技有限公司進行市場推廣，目前正由國內***的家電企業用戶試用，微電子所和華潤微電子將聯...

IGBT功率模塊采用IC驅動，各種驅動保護電路，高性能IGBT芯片，新型封裝技術，從復合功率模塊PIM發展到智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB、電力模塊IPEM。PIM向高壓大電流發展，其產品水平為1200—1800A/1800—3300V，IPM除用于變頻調速外，600A/2000V的IPM已用于電力機車VVVF逆變器。平面低電感封裝技術是大電流IGBT模塊為有源器件的PEBB，用于艦艇上的導彈發射裝置。IPEM采用共燒瓷片多芯片模塊技術組裝PEBB，**降低電路接線電感，提高系統效率，現已開發成功第二代IPEM，其中所有的無源元件以埋層方式掩埋在襯底中。智能化、模塊化成為IGBT發展...

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。該電容幾乎不受溫度影響，但與IGBT集電極-發射極電壓VCE 的電壓有密切聯系。在IGBT數據手冊中給出的電容Cies 的值，在實際電路應用中不是一個特別有用的參數，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C...

該電子為p+n-p晶體管的少數載流子，從集電極襯底p+層開始流入空穴，進行電導率調制（雙極工作），所以可以降低集電極－發射極間飽和電壓。在發射極電極側形成n+pn－寄生晶體管。若n+pn－寄生晶體管工作，又變成p+n－ pn+晶閘管。電流繼續流動，直到輸出側停止供給電流。通過輸出信號已不能進行控制。一般將這種狀態稱為閉鎖狀態。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...

圖1（a）所示為一個N 溝道增強型絕緣柵雙極晶體管結構， N+ 區稱為源區，附于其上的電極稱為源極。N基 區稱為漏區。器件的控制區為柵區，附于其上的電極稱為柵極。溝道在緊靠柵區邊界形成。在漏、源之間的P 型區（包括P+ 和P-區）（溝道在該區域形成），稱為亞溝道區（ Subchannel region ）。而在漏區另一側的P+ 區稱為漏注入區（ Drain injector ），它是IGBT 特有的功能區，與漏區和亞溝道區一起形成PNP 雙極晶體管，起發射極的作用，向漏極注入空穴，進行導電調制，以降低器件的通態電壓。附于漏注入區上的電極稱為漏極。盡量在底板良好接地的情況下操作。張家港應用IGB...

IGBT功率模塊是以絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）構成的功率模塊。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，具有出色的器件性能。廣泛應用于伺服電機、變頻器、變頻家電等領域。IGBT功率模塊是電壓型控制，輸入阻抗大，驅動功率小，控制電路簡單，開關損耗小，通斷速度快，工作頻率高，元件容量大等優點。實質是個復合功率器件，它集雙極型功率晶體管和功率MOSFET的優點于一體化。又因先進的加工技術使它通態飽和電壓低，開關頻率高（可達20khz），這兩點非常顯著的特性，**近西門子公司又推出低飽和壓降（2.2v）的npt-IGBT性能更佳，相繼東芝、富士、ir,摩托...

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，流過反向基極電流，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，也具有低的通態電壓。 [1] [4]靜態特性IGBT 的靜態特性主要有伏安特性、轉移特性和開關特性。智能化、模塊化成為IGBT發展熱點。虎丘區使用IGBT模塊私人定做fsw max. : ...

目前只能通過IGBT高壓串聯等技術來實現高壓應用。國外的一些廠家如瑞士ABB公司采用軟穿通原則研制出了8KV的IGBT器件，德國的EUPEC生產的6500V/600A高壓大功率IGBT器件已經獲得實際應用，日本東芝也已涉足該領域。與此同時，各大半導體生產廠商不斷開發IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠性、低成本技術，主要采用1um以下制作工藝，研制開發取得一些新進展。 N溝型的 IGBT工作是通過柵極－發射極間加閥值電壓VTH以上的（正）電壓，在柵極電極正下方的p層上形成反型層（溝道），開始從發射極電極下的n-層注入電子。一般保存IGBT模塊的場所，應保持常溫常濕狀態，不應偏離太...

?IGBT驅動電路是一種復合全控型電壓驅動式功率的半導體器件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。IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、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+ 區稱為源區，附于其上的電極稱為源極。N+ 區稱為漏區。器件的控制區為柵區，附于其上的電極稱為柵極。溝道在緊靠柵區邊界形成。在漏、源之間的P 型區（包括P+ 和P 一區）（溝道在該區域形成），稱為亞溝道區（ Subchannel regio...

IGBT電源模塊通過集成MOSFET的柵極絕緣層與GTR的雙極型導電機制，實現低損耗高頻開關功能。其柵極電壓控制導通狀態，當施加正向電壓時形成導電溝道，集電極-發射極間呈現低阻抗特性 [1]主要部署于高壓能量轉換場景：1.工業控制：驅動交流電機調速系統，提升變頻器能效；2.電力交通：高鐵牽引變流器的**功率單元；3.新能源系統：光伏逆變器和風電變流裝置的功率調節模塊；4.智能電網：柔性直流輸電系統的電壓轉換節點 [1]。靜態特性伏安特性：反映導通狀態下電流與電壓關系轉移特性：描述柵極電壓對集電極電流的控制能力開關損耗增大，使原件發熱加劇，因此，選用IGBT模塊時額定電流應大于負載電流。高新區加...

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。該電容幾乎不受溫度影響，但與IGBT集電極-發射極電壓VCE 的電壓有密切聯系。在IGBT數據手冊中給出的電容Cies 的值，在實際電路應用中不是一個特別有用的參數，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C...

IGBT是強電流、高壓應用和快速終端設備用垂直功率MOSFET的自然進化。MOSFET由于實現一個較高的擊穿電壓BVDSS需要一個源漏通道，而這個通道卻具有很高的電阻率，因而造成功率MOSFET具有RDS(on)數值高的特征，IGBT消除了現有功率MOSFET的這些主要缺點。雖然***一代功率MOSFET器件大幅度改進了RDS(on)特性，但是在高電平時，功率導通損耗仍然要比IGBT 高出很多。IGBT較低的壓降，轉換成一個低VCE(sat)的能力，以及IGBT的結構，與同一個標準雙極器件相比，可支持更高電流密度，并簡化 IGBT驅動器的原理圖。 [1]在用導電材料連接模塊驅動端子時，在配線未...

fsw max. : 比較高開關頻率IoutAV :單路的平均電流QG : 門極電壓差時的 IGBT門極總電荷RG extern : IGBT 外部的門極電阻RG intern : IGBT 芯片內部的門極電阻但是實際上在很多情況下，數據手冊中這個門極電荷參數沒有給出，門極電壓在上升過程中的充電過程也沒有描述。這時候比較好是按照 IEC 60747-9-2001 - Semiconductor devices -Discrete devices - Part 9: Insulated-gate bipolar transistors (IGBTs)所給出的測試方法測量出開通能量E，然后再計算出...

不同品牌的IGBT模塊可能有各自的特定要求，可在其參數手冊的推薦值附近調試。2、柵極電阻功率的確定柵極電阻的功率由IGBT柵極驅動的功率決定，一般來說柵極電阻的總功率應至少是柵極驅動功率的2倍。IGBT柵極驅動功率 P=FUQ，其中：F 為工作頻率；U 為驅動輸出電壓的峰峰值；Q 為柵極電荷，可參考IGBT模塊參數手冊。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。三、設置柵極電阻的其他注意事項IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽...

目前只能通過IGBT高壓串聯等技術來實現高壓應用。國外的一些廠家如瑞士ABB公司采用軟穿通原則研制出了8KV的IGBT器件，德國的EUPEC生產的6500V/600A高壓大功率IGBT器件已經獲得實際應用，日本東芝也已涉足該領域。與此同時，各大半導體生產廠商不斷開發IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠性、低成本技術，主要采用1um以下制作工藝，研制開發取得一些新進展。 N溝型的 IGBT工作是通過柵極－發射極間加閥值電壓VTH以上的（正）電壓，在柵極電極正下方的p層上形成反型層（溝道），開始從發射極電極下的n-層注入電子。裝IGBT模塊的容器，應選用不帶靜電的容器。工業園區質量I...

表1 IGBT門極驅動條件與器件特性的關系由于IGBT的開關特性和安全工作區隨著柵極驅動電路的變化而變化，因而驅動電路性能的好壞將直接影響IGBT能否正常工作。為使IGBT能可靠工作。IGBT對其驅動電路提出了以下要求。1)向IGBT提供適當的正向柵壓。并且在IGBT導通后。柵極驅動電路提供給IGBT的驅動電壓和電流要有足夠的幅度，使IGBT的功率輸出級總處于飽和狀態。瞬時過載時，柵極驅動電路提供的驅動功率要足以保證IGBT不退出飽和區。IGBT導通后的管壓降與所加柵源電壓有關，在漏源電流一定的情況下，VGE越高，VDS值就越低，器件的導通損耗就越小，這有利于充分發揮管子的工作能力。但是， V...

測量靜態測量:把萬用表放在乘100檔,測量黑表筆接1端子、紅表筆接2端子,顯示電阻應為無窮大; 表筆對調,顯示電阻應在400歐左右.用同樣的方法,測量黑表筆接3端子、紅表筆接1端子, 顯示電阻應為無窮大;表筆對調,顯示電阻應在400歐左右.若符合上述情況表明此IGBT的兩個單元沒有明顯的故障. 動態測試: 把萬用表的檔位放在乘10K檔,用黑表筆接4端子,紅表筆接5端子,此時黑表筆接3端子紅表筆接1端子, 此時電阻應為300-400歐,把表筆對調也有大約300-400歐的電阻表明此IGBT單元是完好的. 用同樣的方法測試1、2端子間的IGBT,若符合上述的情況表明該IGBT也是完好的。一般散熱片...

冊中所給出的輸入電容Cies值近似地估算出門極電荷：如果IGBT數據表給出的Cies的條件為VCE = 25 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz，那么可以近似的認為Cin=4.5Cies，門極電荷 QG ≈ ΔUGE · Cies · 4.5 = [ VG(on) - VG(off) ] · Cies · 4.5Cies : IGBT的輸入電容（Cies 可從IGBT 手冊中找到）如果IGBT數據表給出的Cies的條件為VCE = 10 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz，那么可以近似的認為Cin=2.2Cies，門極電荷 QG ≈ ΔUGE · Cies · 2.2 = ...

2010年，中國科學院微電子研究所成功研制國內***可產業化IGBT芯片，由中國科學院微電子研究所設計研發的15-43A /1200V IGBT系列產品（采用Planar NPT器件結構）在華潤微電子工藝平臺上流片成功，各項參數均達到設計要求，部分性能優于國外同類產品。這是我國國內***自主研制可產業化的IGBT（絕緣柵雙極晶體管）產品，標志著我國全國產化IGBT芯片產業化進程取得了重大突破，擁有了***條專業的完整通過客戶產品設計驗證的IGBT工藝線。該科研成果主要面向家用電器應用領域，聯合江蘇矽萊克電子科技有限公司進行市場推廣，目前正由國內***的家電企業用戶試用，微電子所和華潤微電子將聯...

IGBT 的開關特性是指漏極電流與漏源電壓之間的關系。IGBT 處于導通態時，由于它的PNP 晶體管為寬基區晶體管，所以其B 值極低。盡管等效電路為達林頓結構，但流過MOSFET 的電流成為IGBT 總電流的主要部分。由于N+ 區存在電導調制效應，所以IGBT 的通態壓降小，耐壓1000V的IGBT 通態壓降為2 ～ 3V 。IGBT 處于斷態時，只有很小的泄漏電流存在。 [1]動態特性IGBT 在開通過程中，大部分時間是作為MOSFET 來運行的，只是在漏源電壓Uds 下降過程后期， PNP 晶體管由放大區至飽和，又增加了一段延遲時間。td(on) 為開通延遲時間， tri 為電流上升時間。...

IGBT的應用范圍一般都在耐壓600V以上、電流10A以上、頻率為1kHz以上的區域。多使用在工業用電機、民用小容量電機、變換器（逆變器）、照相機的頻閃觀測器、感應加熱（InductionHeating）電飯鍋等領域。根據封裝的不同，IGBT大致分為兩種類型，一種是模壓樹脂密封的三端單體封裝型，從TO－3P到小型表面貼裝都已形成系列。另一種是把IGBT與FWD （FleeWheelDiode）成對地（2或6組）封裝起來的模塊型，主要應用在工業上。模塊的類型根據用途的不同，分為多種形狀及封裝方式，都已形成系列化。如果集電極與發射極間存在高電壓，則有可能使IGBT發熱及至損壞。蘇州加工IGBT模塊...

在使用IGBT的場合，當柵極回路不正常或柵極回路損壞時(柵極處于開路狀態)，若在主回路上加上電壓，則IGBT就會損壞，為防止此類故障，應在柵極與發射極之間串接一只10KΩ左右的電阻。在安裝或更換IGBT模塊時，應十分重視IGBT模塊與散熱片的接觸面狀態和擰緊程度。為了減少接觸熱阻，比較好在散熱器與IGBT模塊間涂抹導熱硅脂。一般散熱片底部安裝有散熱風扇，當散熱風扇損壞中散熱片散熱不良時將導致IGBT模塊發熱，而發生故障。因此對散熱風扇應定期進行檢查，一般在散熱片上靠近IGBT模塊的地方安裝有溫度感應器，當溫度過高時將報警或停止IGBT模塊工作 [1]。1979年，MOS柵功率開關器件作為IGB...

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。保管時，須注意不要在IGBT模塊上堆放重物;江蘇加工IGBT模塊廠家現貨2、轉移驅動器的功率損耗...

有些驅動器只有一個輸出端，這就要在原來的Rg 上再并聯一個電阻和二極管的串聯網絡，用以調節2個方向的驅動速度。3、在IGBT的柵射極間接上Rge=10－100K 電阻，防止在未接驅動引線的情況下，偶然加主電高壓，通過米勒電容燒毀IGBT。所以用戶比較好再在IGBT的柵射極或MOSFET柵源間加裝Rge。對于大功率IGBT，選擇驅動電路基于以下的參數要求：器件關斷偏置、門極電荷、耐固性和電源情況等。門極電路的正偏壓VGE負偏壓-VGE和門極電阻RG的大小，對IGBT的通態壓降、開關時間、開關損耗、承受短路能力以及dv/dt電流等參數有不同程度的影響。門極驅動條件與器件特性的關系見表1。柵極正電壓...

IGBT 的開關特性是指漏極電流與漏源電壓之間的關系。IGBT 處于導通態時，由于它的PNP 晶體管為寬基區晶體管，所以其B 值極低。盡管等效電路為達林頓結構，但流過MOSFET 的電流成為IGBT 總電流的主要部分。由于N+ 區存在電導調制效應，所以IGBT 的通態壓降小，耐壓1000V的IGBT 通態壓降為2 ～ 3V 。IGBT 處于斷態時，只有很小的泄漏電流存在。 [1]動態特性IGBT 在開通過程中，大部分時間是作為MOSFET 來運行的，只是在漏源電壓Uds 下降過程后期， PNP 晶體管由放大區至飽和，又增加了一段延遲時間。td(on) 為開通延遲時間， tri 為電流上升時間。...

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。這種器件表現為一個類晶閘管的結構(P-N-P-N四層組成)，其特點是通過強堿濕法刻蝕工藝形成了V形槽柵。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。[2]在那個時候，硅芯片的結構是一種較厚的NPT(非穿通)型設計。后來，通過采用PT(穿通)型結構的方法得到了在參數折衷方面的一個***改進，這是隨著硅片上外延的技術進步，以及采用對應給定阻斷電壓所設計的n+緩沖層而進展的[3]。幾年當中，這種在采用PT設計的外延片上制備的DMOS平面柵結構，其設計規則從5微...

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。非穿通(NPT)技術則是基于不對少子壽命進行殺傷而有很好的輸運效率，不過其載流子注入系數卻比較低。張家港質量IGBT模塊量大從優另一方面，非穿通(N...

該電子為p+n-p晶體管的少數載流子，從集電極襯底p+層開始流入空穴，進行電導率調制（雙極工作），所以可以降低集電極－發射極間飽和電壓。在發射極電極側形成n+pn－寄生晶體管。若n+pn－寄生晶體管工作，又變成p+n－ pn+晶閘管。電流繼續流動，直到輸出側停止供給電流。通過輸出信號已不能進行控制。一般將這種狀態稱為閉鎖狀態。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...