導(dǎo)通IGBT硅片的結(jié)構(gòu)與功率MOSFET 的結(jié)構(gòu)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(shù)沒有增加這個部分),其中一個MOSFET驅(qū)動兩個雙極器件。基片的應(yīng)用在管體的P+和N+ 區(qū)之間創(chuàng)建了一個J1結(jié)。當(dāng)正柵偏壓使柵極下面反演P基區(qū)時,一個N溝道形成,同時出現(xiàn)一個電子流,并完全按照功率MOSFET的方式產(chǎn)生一股電流。如果這個電子流產(chǎn)生的電壓在0.7V范圍內(nèi),那么,J1將處于正向偏壓,一些空穴注入N-區(qū)內(nèi),并調(diào)整陰陽極之間的電阻率,這種方式降低了功率導(dǎo)通的總損耗,并啟動了第二個電荷流。***的結(jié)果是,在半導(dǎo)體層次內(nèi)臨時出現(xiàn)兩種不同的電流拓?fù)洌阂粋€電子流(MOSFET 電流);空穴電流(雙極)。 [4]uGE大于開啟電壓UGE(th)時,MOSFET內(nèi)形成溝道,為晶體管提供基極電流,IGBT導(dǎo)通。 [2]IGBT模塊的電壓規(guī)格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關(guān)。蘇州質(zhì)量IGBT模塊銷售廠家
表1 IGBT門極驅(qū)動條件與器件特性的關(guān)系由于IGBT的開關(guān)特性和安全工作區(qū)隨著柵極驅(qū)動電路的變化而變化,因而驅(qū)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(qū)動電路提出了以下要求。1)向IGBT提供適當(dāng)?shù)恼驏艍骸2⑶以贗GBT導(dǎo)通后。柵極驅(qū)動電路提供給IGBT的驅(qū)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(tài)。瞬時過載時,柵極驅(qū)動電路提供的驅(qū)動功率要足以保證IGBT不退出飽和區(qū)。IGBT導(dǎo)通后的管壓降與所加?xùn)旁措妷河嘘P(guān),在漏源電流一定的情況下,VGE越高,VDS值就越低,器件的導(dǎo)通損耗就越小,這有利于充分發(fā)揮管子的工作能力。但是, VGE并非越高越好,一般不允許超過20 V,原因是一旦發(fā)生過流或短路,柵壓越高,則電流幅值越高,IGBT損壞的可能性就越大。通常,綜合考慮取+15 V為宜。江蘇應(yīng)用IGBT模塊品牌幾年當(dāng)中,這種在采用PT設(shè)計的外延片上制備的DMOS平面柵結(jié)構(gòu),其設(shè)計規(guī)則從5微米先進(jìn)到3微米。
另一方面,非穿通(NPT)技術(shù)則是基于不對少子壽命進(jìn)行殺傷而有很好的輸運(yùn)效率,不過其載流子注入系數(shù)卻比較低。進(jìn)而言之,非穿通(NPT)技術(shù)又被軟穿通(LPT)技術(shù)所代替,它類似于某些人所謂的“軟穿通”(SPT)或“電場截止”(FS)型技術(shù),這使得“成本—性能”的綜合效果得到進(jìn)一步改善。1996年,CSTBT(載流子儲存的溝槽柵雙極晶體管)使第5代IGBT模塊得以實現(xiàn)[6],它采用了弱穿通(LPT)芯片結(jié)構(gòu),又采用了更先進(jìn)的寬元胞間距的設(shè)計。包括一種“反向阻斷型”(逆阻型)功能或一種“反向?qū)ㄐ汀?逆導(dǎo)型)功能的IGBT器件的新概念正在進(jìn)行研究,以求得進(jìn)一步優(yōu)化。
IGBT功率模塊采用IC驅(qū)動,各種驅(qū)動保護(hù)電路,高性能IGBT芯片,新型封裝技術(shù),從復(fù)合功率模塊PIM發(fā)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(fā)展,其產(chǎn)品水平為1200—1800A/1800—3300V,IPM除用于變頻調(diào)速外,600A/2000V的IPM已用于電力機(jī)車VVVF逆變器。平面低電感封裝技術(shù)是大電流IGBT模塊為有源器件的PEBB,用于艦艇上的導(dǎo)彈發(fā)射裝置。IPEM采用共燒瓷片多芯片模塊技術(shù)組裝PEBB,**降低電路接線電感,提高系統(tǒng)效率,現(xiàn)已開發(fā)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(fā)展熱點。MOSFET驅(qū)動功率很小,開關(guān)速度快,但導(dǎo)通壓降大,載流密度小。
將萬用表撥在R×10KΩ擋,用黑表筆接IGBT 的漏極(D),紅表筆接IGBT 的源極(S),此時萬用表的指針指在無窮處。用手指同時觸及一下柵極(G)和漏極(D),這時IGBT 被觸發(fā)導(dǎo)通,萬用表的指針擺向阻值 較小的方向,并能站住指示在某一位置。然后再用手指同時觸及一下源極(S)和柵極(G),這時IGBT 被阻 斷,萬用表的指針回到無窮處。此時即可判斷IGBT 是好的。 注意:若進(jìn)第二次測量時,應(yīng)短接一下源極(S)和柵極(G)。 任何指針式萬用表皆可用于檢測IGBT。注意判斷IGBT 好壞時,一定要將萬用表撥在R×10KΩ擋,因R×1K Ω擋以下各檔萬用表內(nèi)部電池電壓太低,檢測好壞時不能使IGBT 導(dǎo)通,而無法判斷IGBT 的好壞。智能化、模塊化成為IGBT發(fā)展熱點。江蘇應(yīng)用IGBT模塊品牌
在用導(dǎo)電材料連接模塊驅(qū)動端子時,在配線未接好之前請先不要接上模塊;蘇州質(zhì)量IGBT模塊銷售廠家
確定IGBT 的門極電荷對于設(shè)計一個驅(qū)動器來說,**重要的參數(shù)是門極電荷QG(門極電壓差時的IGBT 門極總電荷),如果在IGBT 數(shù)據(jù)手冊中能夠找到這個參數(shù),那么我們就可以運(yùn)用公式計算出:門極驅(qū)動能量 E = QG · UGE = QG · [ VG(on) - VG(off) ]門極驅(qū)動功率 PG = E · fSW = QG · [ VG(on) - VG(off) ] · fSW驅(qū)動器總功率 P = PG + PS(驅(qū)動器的功耗)平均輸出電流 IoutAV = PG / ΔUGE = QG · fSW比較高開關(guān)頻率 fSW max. = IoutAV(mA) / QG(μC)峰值電流IG MAX = ΔUGE / RG min = [ VG(on) - VG(off) ] / RG min其中的 RG min = RG extern + RG intern蘇州質(zhì)量IGBT模塊銷售廠家
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