IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅動電流較大;MOSFET驅動功率很小,開關速度快,但導通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點,驅動功率小而飽和壓降低。IGBT非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。通常采用雙絞線來傳送驅動信號,以減少寄生電感。徐匯區(qū)哪里IGBT模塊設計
1947年12月,美國貝爾實驗室的肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組,研制出一種點接觸型的鍺晶體管。晶體管的問世,是20世紀的一項重大發(fā)明,是微電子**的先聲。晶體管出現(xiàn)后,人們就能用一個小巧的、消耗功率低的電子器件,來代替體積大、功率消耗大的電子管了。晶體管的發(fā)明又為后來集成電路的誕生吹響了號角。20世紀**初的10年,通信系統(tǒng)已開始應用半導體材料。20世紀上半葉,在無線電愛好者中***流行的礦石收音機,就采用礦石這種半導體材料進行檢波。半導體的電學特性也在電話系統(tǒng)中得到了應用。晶體管的發(fā)明,**早可以追溯到1929年,當時工程師利蓮費爾德就已經(jīng)取得一種晶體管的**。但是,限于當時的技術水平,制造這種器件的材料達不到足夠的純度,而使這種晶體管無法制造出來。靜安區(qū)進口IGBT模塊聯(lián)系人其相互關系見下表。使用中當IGBT模塊集電極電流增大時,所產(chǎn)生的額定損耗亦變大。
確定IGBT 的門極電荷對于設計一個驅動器來說,**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),那么我們就可以運用公式計算出:門極驅動能量 E = QG · UGE = QG · [ VG(on) - VG(off) ]門極驅動功率 PG = E · fSW = QG · [ VG(on) - VG(off) ] · fSW驅動器總功率 P = PG + PS(驅動器的功耗)平均輸出電流 IoutAV = PG / ΔUGE = QG · fSW比較高開關頻率 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
這次從穿通(PT)型技術先進到非穿通(NPT)型技術,是**基本的,也是很重大的概念變化。這就是:穿通(PT)技術會有比較高的載流子注入系數(shù),而由于它要求對少數(shù)載流子壽命進行控制致使其輸運效率變壞。另一方面,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(shù)卻比較低。進而言之,非穿通(NPT)技術又被軟穿通(LPT)技術所代替,它類似于某些人所謂的“軟穿通”(SPT)或“電場截止”(FS)型技術,這使得“成本—性能”的綜合效果得到進一步改善。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)芯片結構,又采用了更先進的寬元胞間距的設計。包括一種“反向阻斷型”(逆阻型)功能或一種“反向導通型”(逆導型)功能的IGBT器件的新概念正在進行研究,以求得進一步優(yōu)化。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。
IGBT 的伏安特性是指以柵源電壓Ugs 為參變量時,漏極電流與柵極電壓之間的關系曲線。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs 的控制,Ugs 越高, Id 越大。它與GTR 的輸出特性相似.也可分為飽和區(qū)1 、放大區(qū)2 和擊穿特性3 部分。在截止狀態(tài)下的IGBT ,正向電壓由J2 結承擔,反向電壓由J1結承擔。如果無N+ 緩沖區(qū),則正反向阻斷電壓可以做到同樣水平,加入N+緩沖區(qū)后,反向關斷電壓只能達到幾十伏水平,因此限制了IGBT 的某些應用范圍。IGBT 的轉移特性是指輸出漏極電流Id 與柵源電壓Ugs 之間的關系曲線。它與MOSFET 的轉移特性相同,當柵源電壓小于開啟電壓Ugs(th) 時,IGBT 處于關斷狀態(tài)。在IGBT 導通后的大部分漏極電流范圍內(nèi), Id 與Ugs呈線性關系。比較高柵源電壓受比較大漏極電流限制,其比較好值一般取為15V左右。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(fā)射裝置。奉賢區(qū)質(zhì)量IGBT模塊費用
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對于大功率IGBT,選擇驅動電路基于以下的參數(shù)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(tài)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(shù)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 的變化對IGBT的開通特性、負載短路能力和dVcE/dt電流有較大影響,而門極負偏壓則對關斷特性的影響比較大。在門極電路的設計中,還要注意開通特性、負載短路能力和由dVcE/dt 電流引起的誤觸發(fā)等問題(見表1)。徐匯區(qū)哪里IGBT模塊設計
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