igbt驱动电路原理图，igbt驱动电路原理图讲解

IGBT模块的工作原理？

IGBT工作原理：IGBT的等效电路如图1所示。从图1可以看出，如果在IGBT的栅极和发射极之间施加一个驱动正电压，MOSFET将导通，使得PNP晶体管的集电极和基极处于低阻状态，晶体管将导通。如果IGBT的栅极和发射极之间的电压为0V，则MOSFET关断，切断PNP晶体管基极电流的供应，从而晶体管关断。因此，IGBT的安全性和可靠性主要取决于以下几个因素：——IGBT的栅极和发射极之间的电压；3354的集电极和发射极之间的电压；3354流过IGBT集电极-发射极的电流；——IGBT的结温。如果IGBT的栅极和发射极之间的电压，即驱动电压太低，IGBT就不能稳定正常工作，如果太高，就可能永久损坏。同样，如果施加在IGBT集电极和发射极上的允许电压超过了集电极和发射极之间的耐受电压，流过IGBT集电极和发射极的电流超过了集电极和发射极允许的最大电流，IGBT的结温超过了其结温的允许值，IGBT就可能永久损坏。

IGBT的工作原理？

igbt的工作原理和作用是：IGBT是垂直功率MOSFET的自然演变，用于大电流、高电压应用和快速终端设备。为了实现高击穿电压BVDSS，需要源极-漏极沟道，但是该沟道具有高电阻率，这导致功率MOSFET的高RDS(on)值。IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。虽然最新一代的功率MOSFET器件已经大大改善了RDS(on)特性，但是在高电平下的功率传导损耗仍然远远高于IGBT技术。与标准双极性器件相比，更低的压降、转换为低VCE(sat)的能力和IGBT的结构可以支持更高的电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。

什么是IGBT ，其工作的原理是什么？

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种绝缘栅功率晶体管，是由BJT (Bipolar Transistor)和MOS(Insulated Gate Field Effect Transistor)组成的复合型全控压驱动电力电子器件。用于交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。垂直功率MOSFET是IGBT和快速终端设备的高电流和高电压应用的自然发展。为了实现高击穿电压BVDSS，需要源极-漏极沟道，但是该沟道具有高电阻率，这导致功率MOSFET的高RDS(on)值。IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。虽然最新一代的功率MOSFET器件已经大大改善了RDS(on)特性，但是在高电平下的功率传导损耗仍然远远高于IGBT技术。与标准双极性器件相比，更低的压降、转换为低VCE(sat)的能力和IGBT的结构可以支持更高的电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。IGBT硅片的结构与功率MOSFET非常相似，主要区别是IGBT增加了P衬底和一个N缓冲层(NPT-非穿通IGBT技术不增加这部分)。如等效电路图所示(图1)，一个MOSFET驱动两个双极性器件。衬底的应用在管的P和N区域之间产生了J1结。当正的栅偏压使P基区在栅下反转，形成N沟道，同时出现电子流，完全以功率MOSFET的方式产生电流。如果这个电子流产生的电压在0.7V的范围内，那么J1将被正向偏置，一些空穴将被注入N区，阴极和阳极之间的电阻率将被调节。这种方式减少了功率传导的总损失，并开始第二次电荷流动。最终的结果是半导体层面暂时出现了两种不同的电流拓扑：一种电子电流(MOSFET电流)；空穴电流(双极性)。当负偏置电压施加到栅极或栅极电压低于阈值时关断，沟道被禁止，并且没有空穴注入N区。在任何情况下，如果MOSFET电流在开关阶段迅速下降，集电极电流将逐渐降低，因为在换向开始后，N层中仍有少数载流子(少数载流子)。剩余电流(尾波)的减少完全取决于其关闭时的电荷密度，并且该密度与几个因素有关，例如掺杂剂的量和拓扑、层的厚度和温度。少数电子的衰减使集电极电流具有特征尾波波形，集电极电流引起以下问题：功耗增加；交叉传导的问题，尤其是在使用续流二极管的设备中，更加明显。鉴于尾流与少数载流子复合有关，尾流的电流值应该与芯片的温度密切相关，与IC和VCE密切相关的空穴迁移率。因此，根据达到的温度，减少电流作用在终端设备设计上的这种不良影响是可行的。尾流特性与VCE、IC和TC之间的关系如图2所示。反向阻断当集电极施加反向电压时，J1将受反向偏置控制，耗尽层将延伸至N区。由于该层的厚度减少太多，将不会获得有效的阻挡能力，因此该机制非常重要。另一方面，如果该区域的尺寸过度增加，压降将持续增加。第二点很清楚的解释了为什么NPT器件的压降比同等(IC和速度都一样)PT器件的压降高。正向阻断当栅极和发射极短路，并在集电极端施加正电压时，P/NJBOY3乐队结由反向电压控制。此时，N漂移区中的耗尽层仍然承受外部施加的电压。闩锁IGBT在集电极和发射极之间有一个寄生PNPN晶闸管，如图1所示。在特殊条件下，这种寄生器件会导电。这种现象会增加集电极和发射极之间的电流，降低等效MOSFET的控制能力，通常会导致器件击穿。晶闸管的导通现象称为IGBT闭锁。具体来说，这种缺陷的原因是不同的，并且与设备的状态密切相关。热内

动态闩锁仅在电源关闭时发生。这种特殊现象严重限制了安全操作区域。要防止寄生NPN和PNP晶体管的有害现象，需要采取以下措施：防止NPN部分导通，分别改变布局和掺杂水平。降低NPN和PNP晶体管的总电流增益。此外，闩锁电流对PNP和NPN器件的电流增益有一定影响，因此与结温密切相关。随着结温和增益的增加，P基区的电阻率会增加，破坏整体特性。因此，器件制造商必须注意在最大集电极电流和闩锁电流之间保持一定的比例，通常为1: 5。导通状态下的正向导通特性，IGBT可以根据“一级近似”建模，PNP晶体管由功率MOSFET驱动。图3示出了理解操作中的设备的物理特性所需的结构元件(寄生元件未被考虑)。如图所示，IC是VCE的一个函数(静态特性)。如果阴极和阳极之间的压降不超过0.7V，即使栅极信号导致MOSFET沟道形成(如图所示)，集电极电流IC也不能流动。当通道上的电压大于VGE -Vth时，电流饱和，输出电阻无穷大。因为IGBT结构包含一个双极MOSFET和一个功率MOSFET，所以它的温度特性取决于这两个具有相似特性的器件的净效率。功率MOSFET的温度系数为正，而双极晶体管的温度系数为负。该图描述了不同结温下VCE(sat)随集电极电流的变化。当两个以上的设备必须并联时，这个问题就变得非常重要，只能根据某一电流速率对应的VCE(sat)选择一个并联设备来解决问题。有时候用一个NPT简单并联的效果是很好的，但是和一个同级别同速度的PT器件相比，用NPT时压降会增大。动态特性动态特性是指切换期间IGBT的特性。考虑到IGBT的等效电路，为了控制该器件，需要驱动MOSFET元件。也就是说，IGBT的驱动系统实际上应该和MOSFET的驱动系统一样，其复杂度低于双极驱动系统。如上所述，当通过栅极提供栅极正偏压时，在MOSFET部分中形成N沟道。如果这个电子流产生的电压在0.7V范围内，P/N-处于正向偏置控制，少数载流子注入N区形成空穴双极电流。导通时间是驱动电路的输出阻抗和施加的栅极电压的函数。通过改变栅极电阻Rg的值来控制器件的速度是可行的(图4)。这样，输出寄生电容Cge和Cgc可以实现不同的充电速率。换句话说，通过改变Rg值，可以改变寄生净值等于Rg (Cge C**)值的时间常数(如图4所示)，进而改变*V/dti。数据表中常用的驱动电压为15V。感性负载的开关波形如图5所示。di/dt是Rg的函数。如图6所示，栅极电阻对IGBT导通率的影响是显而易见的。因为Rg值的变化也会影响dv/dt的斜率，所以Rg值对功耗的影响很大。在关断时，我们在具有功率MOSFET和BJT器件双重特性的等效模型中讨论的特性再次出现。当送到栅极的信号降低到米勒效应的初始值时，VCE开始上升。如上所述，根据驾驶员的情况，VCE达到最大值后，受Cge和Cgc的米勒效应影响，电流不会立即归零，而是会出现典型的尾部形状，其长度取决于少数载流子的寿命。这些电荷在IGBT正偏置期间注入N区，这是IGBT与MOSFET开关相比最不利特性的主要原因。有很多方法可以减少这种有害现象。例如，可以减少在传导期间从P衬底注入的空穴的百分比，同时，可以通过增加掺杂水平和缓冲层的厚度来增加复合速度。由于VCE(sat)和潜在闩锁p的增加

安全操作区SOA是由电流和电压划分的。自动IGBT的安全操作区域可分为三个主要区域，如下表所示：这三个区域在图8中很容易识别。一般来说，每个数据表都提供了描述正向导通(正向偏置安全工作区FBSOA)、反向导通(反向偏置安全工作区RBSOA)和短路(短路安全工作区SCSOA)强度的曲线。细节：FBSOA的安全工作区是指导通瞬态时电子和空穴电流流动的区域。当IC饱和时，IGBT能承受的最大电压就是器件的物理极限，如图8所示。RBSOA的这个区域表示当栅极偏置电压为零或负时的关断瞬态，但IC仍然存在，因为空穴电流没有消失。如前所述，如果电流增加太多，寄生晶体管将导致闩锁。发生闩锁时，gate将无法控制该器件。最新版本的IGBT没有这类特性，因为设计者改进了IGBT的结构和工艺，寄生可控硅的触发电流远高于正常工作时的触发电流(典型的Ilatch5 IC是正常的)。参见图9和图10，分别了解闩锁电流随结温和栅极电阻的变化。SCSOA SCSOA是在电源电压条件下，设备上电后，驱动电路控制被测设备的最大时间。图11显示了三个器件的波形和关断时间，它们具有相同的特性，但采用不同的技术制造。最大工作频率开关频率是用户在选择合适的IGBT时应该考虑的一个重要参数。所有硅片厂商都针对不同的开关频率专门做了不同的产品。特别是当电流流动且主要与VCE(sat)有关时，将传导损耗定义为成功损耗是可行的。三者之间的表达式：Pcond=VCE IC，其中是负载系数。开关损耗与IGBT换向有关；但主要与工作时的总能耗Ets有关，与终端设备的频率关系更为密切。Psw=Ets总损耗是两个损耗之和：Ptot=Pcond Psw。在这一点上，总功耗显然内在地与Ets和VCE(sat)两个主要参数相关。这些变量之间的适度平衡与IGBT技术密切相关，并为客户提供了最小化终端设备综合散热的选择机会。因此，为了最小化功耗，用户应该根据终端设备的频率和与特殊应用内在相关的电平特性来选择不同的器件。

什么是IGBT？它的作用是什么？

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极晶体管，是一种由BJT (Bipolar Transistor)和MOS(Insulated Gate Field Effect Transistor)组成的复合型全控压驱动功率半导体器件，具有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降的优点。IGBT的开关作用是通过施加正向栅极电压形成沟道，为PNP(原NPN)晶体管提供基极电流，使IGBT导通。相反，施加反向栅极电压来消除沟道，切断基极电流并关闭IGBT。IGBT的驱动方式与MOSFET基本相同，只需要控制输入N沟道MOSFET，因此具有高输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形成时，空穴(少数载流子)从P基极注入N层，调制N层的电导率以降低N层的电阻，使得IGBT即使在高电压下也具有低的通态电压。扩展资料：IGBT模块介绍：IGBT是绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor)的缩写。IGBT是由MOSFET和双极晶体管组成的器件。它的输入是MOSFET，输出是PNP晶体管。它结合了这两种器件的优点，既有MOSFET器件驱动功率低、开关速度快的优点，又有双极器件饱和电压低、容量大的优点。其频率特性介于MOSFET和功率晶体管之间，可以在几十kHz的频率范围内正常工作。它在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，并在高频和中功率应用中占据主导地位。如果在IGBT的栅极和发射极之间加一个驱动正电压，MOSFET就会导通，使得PNP晶体管的集电极和基极处于低阻状态，晶体管就会导通。当IGBT的栅极和发射极之间的电压为0V时，MOS管截止，切断PNP晶体管的基极电流的供给，晶体管截止。像IGBT MOSFET一样，它也是一个压控器件。在它的栅极和发射极之间加一个十V以上的DC电压，只有uA级的漏电流流过，基本不消耗功率。参考：百度百科- IGBT