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IGBT的基础知识介绍

发布日期:2023-05-06 发布者:合明科技 浏览次数:3459

IGBT的基础知识介绍

一、IGBT是什么?

IGBT,绝缘栅双极型晶体管,是由(BJT)双极型三极管和绝缘栅型场效应管(MOS)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有(MOSFET)金氧半场效晶体管的高输入阻抗和电力晶体管(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;(因为Vbe=0.7V,而Ic可以很大(跟PN结材料和厚度有关))MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。(因为MOS管有Rds,如果Ids比较大,就会导致Vds很大)

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。

IGBT最主要的作用就是把高压直流变为交流,以及变频(所以用在电动车上比较多)。

IGBT的定义.jpg

二、IGBT的工作原理

忽略复杂的半导体物理推导过程,下面是简化后的工作原理。

IGBT有N沟道型和P沟道型两种,主流的N沟道IGBT的电路图符号及其等效电路如下:

IGBT的概念.jpg

所以整个过程就很简单:

当栅极G为高电平时,NMOS导通,所以PNP的CE也导通,电流从CE流过。

当栅极G为低电平时,NMOS截止,所以PNP的CE截止,没有电流流过。

IGBT的工作原理.jpg

IGBT与MOSFET不同,内部没有寄生的反向二极管,因此在实际使用中(感性负载)需要搭配适当的快恢复二极管。

IGBT.jpg

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