但是在高電平時,功率導通損耗仍然要比IGBT技術高出很多。較低的壓降,轉換成一個低VCE(sat)的能力,以及IGBT的結構,同一個標準雙極器件相比,可支持更高電流密度,并簡化IGBT驅動器的原理圖。導通IGBT硅片的結構與功率MOSFET的結構十分相似,主要差異是IGBT增加了P+基片和一個N+緩沖層(NPT-非穿通-IGBT技術沒有增加這個部分)。如等效電路圖所示(圖1),其中一個MOSFET驅動兩個雙極器件?;膽迷诠荏w的P+和N+區(qū)之間創(chuàng)建了一個J1結。當正柵偏壓使柵極下面反演P基區(qū)時,一個N溝道形成,同時出現一個電子流,并完全按照功率MOSFET的方式產生一股電流。如果這個電子流產生的電壓在,那么,J1將處于正向偏壓,一些空穴注入N-區(qū)內,并調整陰陽極之間的電阻率,這種方式降低了功率導通的總損耗,并啟動了第二個電荷流。的結果是,在半導體層次內臨時出現兩種不同的電流拓撲:一個電子流(MOSFET電流);一個空穴電流(雙極)。關斷當在柵極施加一個負偏壓或柵壓低于門限值時,溝道被禁止,沒有空穴注入N-區(qū)內。在任何情況下,如果MOSFET電流在開關階段迅速下降,集電極電流則逐漸降低,這是因為換向開始后,在N層內還存在少數的載流子(少子)。這種殘余電流值。預計2020年中國IGBT市場規(guī)模將超200億元,年復合增長率約為15%。廣東富士IGBT
IGBT模塊上有一個“續(xù)流二極管”。它有什么作用呢?答:當PWM波輸出的時候,它是維持電機內的電流不斷用的。我在說明變頻器逆變原理的時候,用的一個電阻做負載。電阻做負載,它上面的電流隨著電壓有通斷而通斷,上圖所示的原理沒有問題。但變頻器實際是要驅動電機的,接在電機的定子上面,定子是一組線圈繞成的,就是“電感”。電感有一個特點:它的內部的電流不能進行突變。所以當采用PWM波輸出電壓波形時,加在電機上的電壓就是“斷斷續(xù)續(xù)”的,這樣電機內的電流就會“斷斷續(xù)續(xù)”的,這就給電機帶來嚴重的后果:由于電感斷流時,會產生反電動勢,這個電動勢加在IGBT上面,對IGBT會有損害。解決的辦法:在IGBT的CE極上并聯(lián)“續(xù)流二極管”。有了這個續(xù)流二極管,電機的電流就是連續(xù)的。具體怎么工作的呢?如下圖,負載上換成了一個電感L。當1/4開通時,電感上會有電流流過。然后PWM波控制1/4關斷,這樣上圖中標箭頭的這個電路中就沒有電流流過。由于電感L接在電路中,電感的特性,電流不能突然中斷,所以電感中此時還有電流流過,同時因為電路上電流中斷了,導致它會產生一個反電動勢,這個反電動勢將通過3的續(xù)流二極管加到正極上,由于正極前面有濾波電容。廣西富士IGBT歡迎選購2014年國內IGBT銷售額是88.7億元,約占全球市場的1∕3。
晶閘管的正向漏電流比一般硅二極管反向漏電流大,且隨著管子正向陽極電壓升高而增大。當陽極電壓升到足夠大時,會使晶閘管導通,稱為正向轉折或“硬開通”。多次硬開通會損壞管子。2.晶閘管加上正向陽極電壓后,還必須加上觸發(fā)電壓,并產生足夠的觸發(fā)電流,才能使晶閘管從阻斷轉為導通。觸發(fā)電流不夠時,管子不會導通,但此時正向漏電流隨著增大而增大。晶閘管只能穩(wěn)定工作在關斷和導通兩個狀態(tài),沒有中間狀態(tài),具有雙穩(wěn)開關特性。是一種理想的無觸點功率開關元件。3.晶閘管一旦觸發(fā)導通,門極完全失去控制作用。要關斷晶閘管,必須使陽極電流《維持電流,對于電阻負載,只要使管子陽極電壓降為零即可。為了保證晶閘管可靠迅速關斷,通常在管子陽極電壓互降為零后,加上一定時間的反向電壓。晶閘管主要特性參數1.正反向重復峰值電壓——額定電壓(VDRM、VRRM取其小者)2.額定通態(tài)平均電流IT(AV)——額定電流(正弦半波平均值)3.門極觸發(fā)電流IGT,門極觸發(fā)電壓UGT,(受溫度變化)4.通態(tài)平均電壓UT(AV)即管壓降5.維持電流IH與掣住電流IL6.開通與關斷時間晶閘管合格證基本參數IT(AV)=A。
IGBT(絕緣柵雙極型晶體管),是由BJT(雙極結型晶體三極管)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,其具有自關斷的特征。簡單講,是一個非通即斷的開關,IGBT沒有放大電壓的功能,導通時可以看做導線,斷開時當做開路。IGBT融合了BJT和MOSFET的兩種器件的優(yōu)點,如驅動功率小和飽和壓降低等。IGBT模塊是由IGBT與FWD(續(xù)流二極管芯片)通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產品,具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點。IGBT是能源轉換與傳輸的器件,是電力電子裝置的“CPU”。采用IGBT進行功率變換,能夠提高用電效率和質量,具有高效節(jié)能和綠色環(huán)保的特點,是解決能源短缺問題和降低碳排放的關鍵支撐技術。IGBT是以GTR為主導元件,MOSFET為驅動元件的達林頓結構的復合器件。其外部有三個電極,分別為G-柵極,C-集電極,E-發(fā)射極。在IGBT使用過程中,可以通過控制其集-射極電壓UCE和柵-射極電壓UGE的大小,從而實現對IGBT導通/關斷/阻斷狀態(tài)的控制。1)當IGBT柵-射極加上加0或負電壓時,MOSFET內溝道消失,IGBT呈關斷狀態(tài)。2)當集-射極電壓UCE<0時,J3的PN結處于反偏,IGBT呈反向阻斷狀態(tài)。3)當集-射極電壓UCE>0時。當前市場上銷售的多為此類模塊化產品,一般所說的IGBT也指IGBT模塊。
尾流)的降低,完全取決于關斷時電荷的密度,而密度又與幾種因素有關,如摻雜質的數量和拓撲,層次厚度和溫度。少子的衰減使集電極電流具有特征尾流波形,集電極電流引起以下問題:功耗升高;交叉導通問題,特別是在使用續(xù)流二極管的設備上,問題更加明顯。鑒于尾流與少子的重組有關,尾流的電流值應與芯片的溫度、IC和VCE密切相關的空穴移動性有密切的關系。因此,根據所達到的溫度,降低這種作用在終端設備設計上的電流的不理想效應是可行的。阻斷與閂鎖當集電極被施加一個反向電壓時,J1就會受到反向偏壓控制,耗盡層則會向N-區(qū)擴展。因過多地降低這個層面的厚度,將無法取得一個有效的阻斷能力,所以,這個機制十分重要。另一方面,如果過大地增加這個區(qū)域尺寸,就會連續(xù)地提高壓降。第二點清楚地說明了NPT器件的壓降比等效(IC和速度相同)PT器件的壓降高的原因。當柵極和發(fā)射極短接并在集電極端子施加一個正電壓時,P/NJ3結受反向電壓控制,此時,仍然是由N漂移區(qū)中的耗盡層承受外部施加的電壓。IGBT在集電極與發(fā)射極之間有一個寄生PNPN晶閘管(如圖1所示)。在特殊條件下,這種寄生器件會導通。這種現象會使集電極與發(fā)射極之間的電流量增加。IGBT縱向結構:非透明集電區(qū)NPT型、帶緩沖層的PT型、透明集電區(qū)NPT型和FS電場截止型。廣東富士IGBT
IGBT融合了BJT和MOSFET的兩種器件的優(yōu)點,如驅動功率小和飽和壓降低等。廣東富士IGBT
一個空穴電流(雙極)。當UCE大于開啟電壓UCE(th),MOSFET內形成溝道,為晶體管提供基極電流,IGBT導通。2)導通壓降電導調制效應使電阻RN減小,通態(tài)壓降小。所謂通態(tài)壓降,是指IGBT進入導通狀態(tài)的管壓降UDS,這個電壓隨UCS上升而下降。3)關斷當在柵極施加一個負偏壓或柵壓低于門限值時,溝道被禁止,沒有空穴注入N-區(qū)內。在任何情況下,如果MOSFET的電流在開關階段迅速下降,集電極電流則逐漸降低,這是閡為換向開始后,在N層內還存在少數的載流子(少于)。這種殘余電流值(尾流)的降低,完全取決于關斷時電荷的密度,而密度又與幾種因素有關,如摻雜質的數量和拓撲,層次厚度和溫度。少子的衰減使集電極電流具有特征尾流波形。集電極電流將引起功耗升高、交叉導通問題,特別是在使用續(xù)流二極管的設備上,問題更加明顯。鑒于尾流與少子的重組有關,尾流的電流值應與芯片的Tc、IC:和uCE密切相關,并且與空穴移動性有密切的關系。因此,根據所達到的溫度,降低這種作用在終端設備設計上的電流的不理想效應是可行的。當柵極和發(fā)射極間施加反壓或不加信號時,MOSFET內的溝道消失,晶體管的基極電流被切斷,IGBT關斷。4)反向阻斷當集電極被施加一個反向電壓時,J。廣東富士IGBT
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