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详解IGBT系统[图文]

导读: IGBT,中文名字为绝缘栅双极型晶体管,它是由MOSFET和PNP晶体管复合而成的一种器件,既有MOSFET器件驱动功 率小和开关速度快的特点,又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点,频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间,可正常 工作于几十kHz频率范围内。

  IGBT,中文名字为绝缘栅双极型晶体管,它是由MOSFET(输入级)和PNP晶体管(输出级)复合而成的一种器件,既有MOSFET器件驱动功 率小和开关速度快的特点(控制和响应),又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点(功率级较为耐用),频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间,可正常 工作于几十kHz频率范围内。

  理想等效电路与实际等效电路如图所示:

  

  IGBT 的静态特性一般用不到,暂时不用考虑,重点考虑动态特性(开关特性)。

  动态特性的简易过程可从下面的表格和图形中获取:

  

  IGBT的开通过程

  IGBT 在开通过程中,分为几段时间

  1.与MOSFET类似的开通过程,也是分为三段的充电时间

  2.只是在漏源DS电压下降过程后期,PNP晶体管由放大区至饱和过程中增加了一段延迟时间。

  在上面的表格中,定义了了:开通时间Ton,上升时间Tr和Tr.i

  除了这两个时间以外,还有一个时间为开通延迟时间td.on:td.on=Ton-Tr.i

  IGBT在关断过程

  IGBT在关断过程中,漏极电流的波形变为两段。

  第一段是按照MOS管关断的特性的

  第二段是在MOSFET关断后,PNP晶体管上存储的电荷难以迅速释放,造成漏极电流较长的尾部时间。

  在上面的表格中,定义了了:关断时间Toff,下降时间Tf和Tf.i

  除了表格中以外,还定义trv为DS端电压的上升时间和关断延迟时间td(off)。

  漏极电流的下降时间Tf由图中的t(f1)和t(f2)两段组成,而总的关断时间可以称为toff=td(off)+trv十t(f),td(off)+trv之和又称为存储时间。

  从下面图中可看出详细的栅极电流和栅极电压,CE电流和CE电压的关系:

  

  从另外一张图中细看MOS管与IGBT管栅极特性可能更有一个清楚的概念:

  开启过程

  

  关断过程

  

  尝试去计算IGBT的开启过程,主要是时间和门电阻的散热情况。

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