0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

IGBT的工作原理与结构参数及短路特性

电子工程师 来源:面包板社区 作者:半导体达人 2021-04-13 18:24 次阅读

1、器件结构参数

MBXY-CR-4cb0df75ce402825b9c699f7e780fdca.png

2、短路特性:

MBXY-CR-2847e9da568e61700755628cd33fb5f1.png

MBXY-CR-5db3dba908cd3f37dee0a1d6e89e5571.png

MBXY-CR-afc05c9589ca7f350e55237e94d57114.png

工作原理

IGBT是双极型三极管和MOS管结合在一起的产物,双极型三极管具有低频(10KHz以下)大电流能力,MOSFET具有高频(100KHz以上)小电流特点。IGBT兼有两种器件的优点,电压控制驱动,通流能力强,频率最高可使用到100KHz,是中频段理想的功率器件。

开通过程简述:

阶段1(0—t1):在此阶段,栅极电流开始对栅电容CGE充电,但是VGE

阶段2(tl—t2):在t1时刻,VGE》Vth,沟道开启,电子开始通过沟道注入到基区,同时背面的集电极开始向基区内注入空穴,集电极开始产生电流IC,此时IC

阶段3(t2—t3):在t2时刻,IC=IL,流过续流二极管的电流降低至0,二极管内部载流子开始复合。

阶段4(t3—t4):续流二极管内部载流子已经完成复合,续流二极管两端电压开始上升,这导致IGBT两端的电压下降和栅极集电极电容CGC放电。此时IGBT电流Ic形成过冲,过冲的大小与CGC大小有密切关系,CGC越大,IC过冲越大。

阶段5(t4—t5):在t4时刻,VGE将调整以适应IC的过冲,在t5时刻,二极管反向恢复完成,VGE将会略微下降,使IGBT可以承受负载电流IL。在此阶段,栅极发射极电压VGE保持恒定,栅极电流流入至栅极集电极电容CGC,集电极发射极两端电压随着CGC放电而下降。

阶段6(t6—t7):在t6时刻,VCE下降到使IGBT进入饱和状态,栅极反射极电压增加以维持IL,当VCE衰减稳定后,稳定值即为饱和导通压降VCE(sat),到此开通过程完全结束。

关断过程简述:

阶段1(0—t1),在t=0时刻,开关S动作,lGBT开始关断,栅极通过RG开始放电,VGE下降。这导致通过沟道注入到基区的电子数量变少,但是由于感性负载的存在,通过抽取N基区中多余的电子和空穴来抑制IC的减小。

阶段2(tl—t3)在t1时刻,基区内剩余电荷降为0,耗尽区开始形成。在VCE较小时,栅压维持在VGP(VGP的大小与栅极电阻RG成正比),当VCE超过一定限度时,栅压开始下降。

阶段3(t3—t6)在t3时刻,VCE达到电路外加电压VDC,耗尽区不再展宽,此时集电极电路IC迅速下降,由于IC的下降在负载电感上感生一个负电压,此时VCE过冲到最大值,感生电压使续流回路导通,负载电流转移到续流回路。IGBT关断完成。

在IGBT开关过程中通常用开通延迟td(on)、关断延迟td(off)、上升时间tr和下降时间tf来进行描述。图6是IGBT整个开关过程的波形。

在实际IGBT应用中,开通阶段损耗较小,而且难以优化,td(on)与tr在设计上一般不作为首要考虑因素。而td(ff)大小除受器件影响外,主要与外电路中的栅极电阻RG关系密切。因此在IGBT设计中tf就成为首要的设计对象,这因为第一,tf的大小直接关系到器件的关断损耗,而器件的关断损耗在器件的开关损耗中占主要地位:第二,tf受器件的结构以及工艺条件影响巨大。正因为如此,通常用tf的高低来衡量IGBT器件动态性能的优劣。
编辑:lyn

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • MOS管
    +关注

    关注

    108

    文章

    2355

    浏览量

    66337
  • IGBT
    +关注

    关注

    1261

    文章

    3738

    浏览量

    247877
  • 双极型三极管

    关注

    0

    文章

    5

    浏览量

    7410
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    IGBT短路耐受时间的重要性

    IGBT等功率器件具有称为“短路耐受时间(SCWT:Short Circuit Withstand Time)”的电气特性参数)。通常,在IGBT
    的头像 发表于 10-08 17:12 281次阅读
    <b class='flag-5'>IGBT</b><b class='flag-5'>短路</b>耐受时间的重要性

    电磁继电器的工作原理结构特性

    电磁继电器是一种利用电磁原理实现控制电路中开关功能的重要元件。它的工作原理确实与电流的磁效应密切相关。在本文中,我们将详细探讨电磁继电器的工作原理结构特性以及应用等方面的内容。 一
    的头像 发表于 06-21 09:13 1902次阅读

    MOSFET的基本结构工作原理

    的基本工作原理特性主要体现在MOS结构工作原理以及MOSFET中沟道的特性。此时要分两大类情况来分析MOSFET的基本
    发表于 06-13 10:07

    PNP晶体管的工作原理结构特性

    PNP晶体管是一种三极管,是现代电子技术中不可或缺的电子元件。它由三个半导体区域——两个P型半导体夹着一个N型半导体构成,这种特殊的结构赋予了PNP晶体管独特的电学特性。本文将详细探讨PNP晶体管的工作原理
    的头像 发表于 05-22 16:11 2914次阅读

    IGBT器件的结构工作原理

    IGBT器件的结构工作原理
    的头像 发表于 02-21 09:41 1698次阅读
    <b class='flag-5'>IGBT</b>器件的<b class='flag-5'>结构</b>和<b class='flag-5'>工作原理</b>

    IGBT的栅极电压与管子允许的短路时间是什么关系?

    IGBT被广泛使用。本文将详细介绍IGBT的栅极电压与短路时间的关系。 首先,我们需要了解IGBT的组成结构
    的头像 发表于 02-20 11:00 726次阅读

    IGBT过流和短路故障的区别

    出现过流和短路故障,导致设备损坏甚至发生火灾。 首先,需要了解过流和短路的概念。过流是指电流超过设备或电路所能承受的额定电流的情况,而短路是指电流绕过了正常的路径,直接从一个节点到达另一个节点的情况。
    的头像 发表于 02-18 11:05 1724次阅读

    IGBT应用中有哪些短路类型?

    IGBT应用中有哪些短路类型? IGBT是一种主要用于功率电子应用的半导体器件。在实际应用中,IGBT可能会遭遇多种短路类型。下面,我将详细
    的头像 发表于 02-18 10:21 1524次阅读

    短路是什么原因造成的 igbt上下桥短路原因

    IGBT上下桥的应用中,短路可能会导致设备损坏、系统失效甚至火灾等严重后果。 IGBT上下桥短路的原因可以分为以下几种: 1. 设计缺陷:不合理的设计和材料使用可能导致
    的头像 发表于 02-18 10:08 2971次阅读

    IGBT中的短路耐受时间是什么

    短路耐受时间是指IGBT短路条件下能够持续导通而不发生故障的时间。这个参数对于系统保护策略的设计至关重要,因为它决定了系统在检测到短路并采
    的头像 发表于 02-06 16:43 2343次阅读
    <b class='flag-5'>IGBT</b>中的<b class='flag-5'>短路</b>耐受时间是什么

    igbt工作原理结构是什么

    领域得到了广泛的应用。 一、IGBT结构工作原理 IGBT是三端器件,三个极为漏极(D)、栅极(G)和源极(S)。 当栅极电压为正时,栅极下方的P型
    的头像 发表于 01-17 11:37 1997次阅读
    <b class='flag-5'>igbt</b><b class='flag-5'>工作原理</b>和<b class='flag-5'>结构</b>是什么

    IGBT工作原理 IGBT的驱动电路

    IGBT是一种高性能功率半导体器件,常用于驱动大功率负载的电路中。 一、IGBT工作原理 IGBT是由MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)和BJT(双极型晶体管)两个器件构成
    的头像 发表于 01-12 14:43 5703次阅读

    igbt内部结构工作原理分析

    领域。本文将对IGBT的内部结构工作原理进行详细介绍。 一、IGBT的内部结构 IGBT主要由
    的头像 发表于 01-10 16:13 1616次阅读
    <b class='flag-5'>igbt</b>内部<b class='flag-5'>结构</b>及<b class='flag-5'>工作原理</b>分析

    什么是IGBTIGBT的等效结构/工作原理/类型/特性

    晶闸管是现代电子学中使用最多的元件,逻辑电路用于开关和放大。BJT和MOSFET是最常用的晶体管类型,它们每个都有自己的优势和一些限制。IGBT(绝缘栅双极晶体管)将BJT和MOSFET的最佳部分
    的头像 发表于 12-22 10:30 3614次阅读
    什么是<b class='flag-5'>IGBT</b>?<b class='flag-5'>IGBT</b>的等效<b class='flag-5'>结构</b>/<b class='flag-5'>工作原理</b>/类型/<b class='flag-5'>特性</b>

    什么是igbt短路测试?igbt短路测试平台

    什么是igbt短路测试?igbt短路测试平台  IGBT短路测试是针对晶体管
    的头像 发表于 11-09 09:18 2270次阅读