有無緩沖區(qū)決定了IGBT具有不同特性。有N*緩沖區(qū)的IGBT稱為非對稱型IGBT,也稱穿通型IGBT。它具有正向壓降小、犬?dāng)鄷r(shí)間短、關(guān)斷時(shí)尾部電流小等優(yōu)點(diǎn),但其反向阻斷能力相對較弱。無N-緩沖區(qū)的IGBT稱為對稱型IGBT,也稱非穿通型IGBT。它具有較強(qiáng)的正反向阻斷能力,但它的其他特性卻不及非對稱型IGBT。如圖2-42(b)所示的簡化等效電路表明,IGBT是由GTR與MOSFET組成的達(dá)林頓結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)中的部分是MOSFET驅(qū)動(dòng),另一部分是厚基區(qū)PNP型晶體管。五、IBGT的工作原理簡單來說,IGBT相當(dāng)于一個(gè)由MOSFET驅(qū)動(dòng)的厚基區(qū)PNP型晶體管,它的簡化等效電路如圖2-42(b)所示,圖中的RN為PNP晶體管基區(qū)內(nèi)的調(diào)制電阻。從該等效電路可以清楚地看出,IGBT是用晶體管和MOSFET組成的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)的復(fù)合器件。岡為圖中的晶體管為PNP型晶體管,MOSFET為N溝道場效應(yīng)晶體管,所以這種結(jié)構(gòu)的IGBT稱為N溝道IIGBT,其符號(hào)為N-IGBT。類似地還有P溝道IGBT,即P-IGBT。IGBT的電氣圖形符號(hào)如圖2-42(c)所示。IGBT是—種場控器件,它的開通和關(guān)斷由柵極和發(fā)射極間電壓UGE決定,當(dāng)柵射電壓UCE為正且大于開啟電壓UCE(th)時(shí),MOSFET內(nèi)形成溝道并為PNP型晶體管提供基極電流進(jìn)而使IGBT導(dǎo)通,此時(shí),從P+區(qū)注入N-的空穴。IGBT是英文單詞baiInsulated Gate Bipolar Transistor,它的中文意思是絕緣柵雙極型晶體管。遼寧常見富士IGBT
也可以用模塊中的2個(gè)半橋電路并聯(lián)構(gòu)成電流規(guī)格大2倍的半橋模塊,即將分別將G1和G3、G2和G4、E1和E3、E2和E4、E1C2和E3短接。4.三相橋模塊,6in1模塊三相橋(3-Phasebridge模塊的內(nèi)部等效電流如圖5所示。圖5三相橋模塊的內(nèi)部等效電路三相橋模塊也稱為6in1模塊,用于直接構(gòu)成三相橋電路,也可以將模塊中的3個(gè)半橋電路并聯(lián)構(gòu)成電流規(guī)格大3倍的半橋模塊。三相橋常用的領(lǐng)域是變頻器和三相UPS、三相逆變器,不同的應(yīng)用對IGBT的要求有所不同,故制造商習(xí)慣上會(huì)推出以實(shí)際應(yīng)用為產(chǎn)品名稱的三相橋模塊,如3-Phaseinvertermodule(三相逆變器模塊)等。,CBI模塊,7in1模塊歐美廠商一般將包含圖6所示的7in1模塊稱為CBI模塊(Converter-Brake-InverterModule,整流-剎車-逆變)模塊,日系廠商則習(xí)慣稱其為PIM模塊。圖67in1模塊內(nèi)部的等效電路制造商一般都會(huì)分別給出模塊中個(gè)功能單元的參數(shù),表1是IXYS的MUBW15-12T7模塊的主要技術(shù)規(guī)格。表1MUBW15-12T7的主要技術(shù)規(guī)格三相整流橋斷路器三相逆變器NTCVRRM=1600VVCES=1200VVCES=1200VR25=ΩIFAVM=38AIC25=30AIC25=30AB25/50=3375KIFSM=300AVCE(sat)=(sat)=其中,斷路器和三相逆變器給出的都是IGBT管芯的技術(shù)規(guī)格。廣東品質(zhì)富士IGBT供應(yīng)商從發(fā)電端來看,風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電中的整流器和逆變器都需要使用IGBT模塊。
墓他3組上橋臂的控制信號(hào)輸入電路與圖2相同,但3組15V直流電源應(yīng)分別供電,而下橋臂的4組則共用一個(gè)15V直流電源。圖2控制信號(hào)輸入電路(2)緩沖電路緩沖電路(阻容吸收電路)主要用于抑制模塊內(nèi)部的IGBT單元的過電壓和du/出或者過電流和di/dt,同時(shí)減小IGBT的開關(guān)損耗。由于緩沖電路所需的電阻、電容的功率、體積都較大,所以在IGBT模塊內(nèi)部并沒有專門集成該部分電路,因此,在實(shí)際的系統(tǒng)中一定要設(shè)計(jì)緩沖電路,通過緩沖電路的電容可把過電壓的電磁能量變成靜電能量儲(chǔ)存起來。緩沖電路的電阻可防止電容與電感產(chǎn)生諧振。如果沒有緩沖電路,器件在開通時(shí)電流會(huì)迅速上升,di/dt也很大,關(guān)斷時(shí)du/dt很大,并會(huì)出現(xiàn)很高的過電壓,極易造成模塊內(nèi)部IGBT器件損壞。圖3給出了一個(gè)典型的緩沖電路;有關(guān)阻值與電容大小的設(shè)計(jì)可根據(jù)具體系統(tǒng)來設(shè)定不同的參數(shù)。
根據(jù)IGBT的驅(qū)動(dòng)以及逆變電路的要求,模塊內(nèi)部的IGBT控制電源必須是上橋臂3組,下橋臂1組,總計(jì)4組單獨(dú)的15V直流電源。圖1中給出了幾種典型光電耦合器驅(qū)動(dòng)電路,其中三極管與光電耦合器并聯(lián)型電路對光電耦合器特別有利。對控制輸入的光電耦合器規(guī)格的要求是:CMH與CML相等且太于15kV/μs或10kV/μs,TPHL=TPLH<。圖1光電耦合器驅(qū)動(dòng)電路推薦使用的光電耦合器有:HCPI,-4505、HCPL-4506、(IGM)、TLP755等。一般情況下,光電耦合器要符合UI。、VDE等安全認(rèn)證。同時(shí)好使光電耦合器和IGBT控制端子間的布線盡量短。由于光電耦合器兩端間常加有大的du/出,因此,光電耦合器兩端的布線不要太靠近以減小其間的耦合電容。在使用15V的直流電源組件時(shí),電源輸出側(cè)的GND端子不要互聯(lián),并盡量減少各電源與地間的雜散電容,同時(shí)還應(yīng)當(dāng)確保足夠大的絕緣距離(大于2mm)。光電耦合器輸入用的10μF及μF濾波電容主要用于保持控制電壓平穩(wěn)和使線路阻抗穩(wěn)定??刂菩盘?hào)輸入端與Vcc端應(yīng)接20kΩ的上拉電阻,在不使用制動(dòng)單元時(shí),也應(yīng)該在DB輸人端與Vcc端之間接20Ω的上拉電阻,否則,du/dt過大,可能會(huì)引起誤動(dòng)作。圖2所示為1組上橋臂的控制信號(hào)的輸入電路。當(dāng)集-射極電壓UCE<0時(shí),J3的PN結(jié)處于反偏,IGBT呈反向阻斷狀態(tài)。
使IGBT導(dǎo)通。反之,加反向門極電壓消除溝道,切斷基極電流,使IGBT關(guān)斷。IGBT的驅(qū)動(dòng)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(dāng)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(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制,減小N一層的電阻,使IGBT在高電壓時(shí),也具有低的通態(tài)電壓。檢測IGBT好壞簡便方法1、判斷極性首先將萬用表撥在R&TImes;1KΩ擋,用萬用表測量時(shí),若某一極與其它兩極阻值為無窮大,調(diào)換表筆后該極與其它兩極的阻值仍為無窮大,則判斷此極為柵極(G)。其余兩極再用萬用表測量,若測得阻值為無窮大,調(diào)換表筆后測量阻值較小。在測量阻值較小的一次中,則判斷紅表筆接的為集電極(C);黑表筆接的為發(fā)射極(E)。2、判斷好壞將萬用表撥在R&TImes;10KΩ擋,用黑表筆接IGBT的集電極(C),紅表筆接IGBT的發(fā)射極(E),此時(shí)萬用表的指針在零位。用手指同時(shí)觸及一下柵極(G)和集電極(C),這時(shí)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(shí)觸及一下柵極(G)和發(fā)射極(E),這時(shí)IGBT被阻斷,萬用表的指針回零。此時(shí)即可判斷IGBT是好的。所以有了IGBT這種開關(guān),就可以設(shè)計(jì)出一類電路。廣東品質(zhì)富士IGBT供應(yīng)商
作為新型功率半導(dǎo)體器件的主流器件,IGBT已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、 4C、航空航天、等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。遼寧常見富士IGBT
尾流)的降低,完全取決于關(guān)斷時(shí)電荷的密度,而密度又與幾種因素有關(guān),如摻雜質(zhì)的數(shù)量和拓?fù)?,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(dǎo)通問題,特別是在使用續(xù)流二極管的設(shè)備上,問題更加明顯。鑒于尾流與少子的重組有關(guān),尾流的電流值應(yīng)與芯片的溫度、IC和VCE密切相關(guān)的空穴移動(dòng)性有密切的關(guān)系。因此,根據(jù)所達(dá)到的溫度,降低這種作用在終端設(shè)備設(shè)計(jì)上的電流的不理想效應(yīng)是可行的。阻斷與閂鎖當(dāng)集電極被施加一個(gè)反向電壓時(shí),J1就會(huì)受到反向偏壓控制,耗盡層則會(huì)向N-區(qū)擴(kuò)展。因過多地降低這個(gè)層面的厚度,將無法取得一個(gè)有效的阻斷能力,所以,這個(gè)機(jī)制十分重要。另一方面,如果過大地增加這個(gè)區(qū)域尺寸,就會(huì)連續(xù)地提高壓降。第二點(diǎn)清楚地說明了NPT器件的壓降比等效(IC和速度相同)PT器件的壓降高的原因。當(dāng)柵極和發(fā)射極短接并在集電極端子施加一個(gè)正電壓時(shí),P/NJ3結(jié)受反向電壓控制,此時(shí),仍然是由N漂移區(qū)中的耗盡層承受外部施加的電壓。IGBT在集電極與發(fā)射極之間有一個(gè)寄生PNPN晶閘管(如圖1所示)。在特殊條件下,這種寄生器件會(huì)導(dǎo)通。這種現(xiàn)象會(huì)使集電極與發(fā)射極之間的電流量增加。遼寧常見富士IGBT
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