IGBT工作特性

Answer 1

IGBT的工作特性主要涉及静态特性和动态特性两个方面。静态特性包括伏安特性、转移特性和开关特性。其中，伏安特性描述了IGBT的漏极电流与栅极电压之间的关系曲线，输出漏极电流受栅源电压控制，Ugs越高，Id越大。转移特性表明了输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线，当栅源电压小于开启电压Ugs(th)时，IGBT处于关断状态。开关特性则描述了漏极电流与漏源电压之间的关系，IGBT处于导通态时，由于PNP晶体管为宽基区晶体管，所以其B值极低。通态电压Uds(on)和通态电流Ids可以通过相应的公式进行计算，其中，N+区域的存在可以降低通态压降，使得IGBT在1000V耐压下通态压降仅为2~3V。

动态特性包括开通过程和关断过程。在开通过程中，IGBT大部分时间作为MOSFET运行，直到漏源电压Uds下降，PNP晶体管从放大区转至饱和区，增加了一段延迟时间。动态特性还包括漏极电流的开通时间和漏源电压的下降时间等参数。IGBT的触发和关断要求给其栅极和基极之间加上正向电压和负向电压，驱动电路的选择需基于器件关断偏置、栅极电荷、耐固性和电源等因素。在关断过程中，漏极电流波形变为两段，由于MOSFET关断后，PNP晶体管的存储电荷难以迅速消除，造成漏极电流较长的尾部时间。动态特性还涉及开关速度、关断时间和存储时间等问题。

IGBT的开关速度低于MOSFET，但明显高于GTR。在关断时，不需要负栅压来减少关断时间，但关断时间随栅极和发射极并联电阻的增加而增加。IGBT的开启电压约为3~4V，与MOSFET相当。IGBT导通时的饱和压降比MOSFET低而接近GTR，且随栅极电压的增加而降低。由于商用的IGBT器件电压和电流容量有限，无法满足电力电子应用技术发展的需求，特别是在高压领域的应用中，需要达到10KV以上电压等级，目前主要通过IGBT高压串联等技术来实现。一些国际厂商如瑞士ABB公司、德国EUPEC和日本东芝等，已经开发出8KV的IGBT器件，并在6500V/600A高压大功率IGBT器件方面取得实际应用进展。

扩展资料

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。