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igbt功率模塊是以絕緣柵雙極型晶體管(igbt)構(gòu)成的功率模塊。由于igbt模塊為mosfet結(jié)構(gòu),igbt的柵極通過(guò)一層氧化膜與發(fā)射極實(shí)現(xiàn)電隔離,具有出色的器件性能。廣泛應(yīng)用于伺服電機(jī),變頻器,變頻家電等領(lǐng)域。目錄1特點(diǎn)2應(yīng)用3注意事項(xiàng)4發(fā)展趨勢(shì)IGBT功率模塊特點(diǎn)編輯igbt功率模塊是電壓型控制,輸入阻抗大,驅(qū)動(dòng)功率小,控制電路簡(jiǎn)單,開(kāi)關(guān)損耗小,通斷速度快,工作頻率高,元件容量大等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)質(zhì)是個(gè)復(fù)合功率器件,它集雙極型功率晶體管和功率mosfet的優(yōu)點(diǎn)于一體化。又因先進(jìn)的加工技術(shù)使它通態(tài)飽和電壓低,開(kāi)關(guān)頻率高(可達(dá)20khz),這兩點(diǎn)非常顯著的特性,近西門子公司又推出低飽和壓降()的npt-igbt性能更佳,相繼東芝、富士、ir,摩托羅拉亦己在開(kāi)發(fā)研制新品種。IGBT功率模塊應(yīng)用編輯igbt是先進(jìn)的第三代功率模塊,工作頻率1-20khz,主要應(yīng)用在變頻器的主回路逆變器及一切逆變電路,即dc/ac變換中。例電動(dòng)汽車、伺服控制器、ups、開(kāi)關(guān)電源、斬波電源、無(wú)軌電車等。問(wèn)世迄今有十年多歷史,幾乎己替代一切其它功率器件,例,單個(gè)元件電壓可達(dá)(pt結(jié)構(gòu))一(npt結(jié)構(gòu)),電流可達(dá)。IGBT功率模塊注意事項(xiàng)編輯a,柵極與任何導(dǎo)電區(qū)要絕緣,以免產(chǎn)生靜電而擊穿。IGBT的轉(zhuǎn)移特性是指輸出漏極電流Id與柵源電壓Ugs之間的關(guān)系曲線。陜西常見(jiàn)賽米控模塊工廠直銷
一個(gè)空穴電流(雙極)。當(dāng)UCE大于開(kāi)啟電壓UCE(th),MOSFET內(nèi)形成溝道,為晶體管提供基極電流,IGBT導(dǎo)通。2)導(dǎo)通壓降電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使電阻RN減小,通態(tài)壓降小。所謂通態(tài)壓降,是指IGBT進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)的管壓降UDS,這個(gè)電壓隨UCS上升而下降。3)關(guān)斷當(dāng)在柵極施加一個(gè)負(fù)偏壓或柵壓低于門限值時(shí),溝道被禁止,沒(méi)有空穴注入N-區(qū)內(nèi)。在任何情況下,如果MOSFET的電流在開(kāi)關(guān)階段迅速下降,集電極電流則逐漸降低,這是閡為換向開(kāi)始后,在N層內(nèi)還存在少數(shù)的載流子(少于)。這種殘余電流值(尾流)的降低,完全取決于關(guān)斷時(shí)電荷的密度,而密度又與幾種因素有關(guān),如摻雜質(zhì)的數(shù)量和拓?fù)洌瑢哟魏穸群蜏囟?。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(dǎo)通問(wèn)題,特別是在使用續(xù)流二極管的設(shè)備上,問(wèn)題更加明顯。鑒于尾流與少子的重組有關(guān),尾流的電流值應(yīng)與芯片的Tc、IC:和uCE密切相關(guān),并且與空穴移動(dòng)性有密切的關(guān)系。因此,根據(jù)所達(dá)到的溫度,降低這種作用在終端設(shè)備設(shè)計(jì)上的電流的不理想效應(yīng)是可行的。當(dāng)柵極和發(fā)射極間施加反壓或不加信號(hào)時(shí),MOSFET內(nèi)的溝道消失,晶體管的基極電流被切斷,IGBT關(guān)斷。4)反向阻斷當(dāng)集電極被施加一個(gè)反向電壓時(shí),J。中國(guó)澳門賽米控模塊IGBT模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點(diǎn)。
以及測(cè)試電壓vs的影響而產(chǎn)生信號(hào)的失真,即避免了公共柵極單元100因?qū)Φ仉娢蛔兓斐傻钠?,從而提高了檢測(cè)電流的精度。本發(fā)明實(shí)施例提供的igbt芯片,在igbt芯片上設(shè)置有:工作區(qū)域、電流檢測(cè)區(qū)域和接地區(qū)域;igbt芯片還包括第1表面和第二表面,且,第1表面和第二表面相對(duì)設(shè)置;第1表面上設(shè)置有工作區(qū)域和電流檢測(cè)區(qū)域的公共柵極單元,以及,工作區(qū)域的第1發(fā)射極單元、電流檢測(cè)區(qū)域的第二發(fā)射極單元和第三發(fā)射極單元,其中,第三發(fā)射極單元與第1發(fā)射極單元連接,公共柵極單元與第1發(fā)射極單元和第二發(fā)射極單元之間通過(guò)刻蝕方式進(jìn)行隔開(kāi);第二表面上設(shè)有工作區(qū)域和電流檢測(cè)區(qū)域的公共集電極單元;接地區(qū)域設(shè)置于第1發(fā)射極單元內(nèi)的任意位置處;電流檢測(cè)區(qū)域和接地區(qū)域分別用于與檢測(cè)電阻連接,以使檢測(cè)電阻上產(chǎn)生電壓,并根據(jù)電壓檢測(cè)工作區(qū)域的工作電流。本申請(qǐng)避免了柵電極因?qū)Φ仉娢蛔兓斐傻钠睿岣吡藱z測(cè)電流的精度。進(jìn)一步的,電流檢測(cè)區(qū)域20包括取樣igbt模塊,其中,取樣igbt模塊中雙極型三極管的集電極和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的漏電極斷開(kāi),以得到第二發(fā)射極單元201和第三發(fā)射極單元202。具體地,如圖6所示。
措施:在三相變壓器次級(jí)星形中點(diǎn)與地之間并聯(lián)適當(dāng)電容,就可以減小這種過(guò)電壓。與整流器并聯(lián)的其它負(fù)載切斷時(shí),因電源回路電感產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)的過(guò)電壓。變壓器空載且電源電壓過(guò)零時(shí),初級(jí)拉閘,因變壓器激磁電流的突變,在次級(jí)感生出很高的瞬時(shí)電壓,這種電壓尖峰值可達(dá)工作電壓的6倍以上。交流電網(wǎng)遭雷擊或電網(wǎng)侵入干擾過(guò)電壓,即偶發(fā)性浪涌電壓,都必須加阻容吸收路進(jìn)行保護(hù)。3.直流側(cè)過(guò)電壓及保護(hù)當(dāng)負(fù)載斷開(kāi)時(shí)或快熔斷時(shí),儲(chǔ)存在變壓器中的磁場(chǎng)能量會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓,顯然在交流側(cè)阻容吸收保護(hù)電路可以抑制這種過(guò)電壓,但由于變壓器過(guò)載時(shí)儲(chǔ)存的能量比空載時(shí)要大,還不能完全消除。措施:能常采用壓敏吸收進(jìn)行保護(hù)。4.過(guò)電流保護(hù)一般加快速熔斷器進(jìn)行保護(hù),實(shí)際上它不能保護(hù)可控硅,而是保護(hù)變壓器線圈。5.電壓、電流上升率的限制4.均流與晶閘管選擇均流不好,很容易燒壞元件。為了解決均流問(wèn)題,過(guò)去加均流電抗器,噪聲很大,效果也不好,一只一只進(jìn)行對(duì)比,擰螺絲松緊,很盲目,效果差,噪音大,耗能。我們采用的辦法是:用計(jì)算機(jī)程序軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)篩選匹配、編號(hào),裝配時(shí)按其號(hào)碼順序裝配,很間單。每一只元件上都刻有字,以便下更換時(shí)參考。這樣能使均流系數(shù)可達(dá)到。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs的控制,Ugs越高,Id越大。
分兩種情況:②若柵-射極電壓UGE<Uth,溝道不能形成,IGBT呈正向阻斷狀態(tài)。②若柵-射極電壓UGE>Uth,柵極溝道形成,IGBT呈導(dǎo)通狀態(tài)(正常工作)。此時(shí),空穴從P+區(qū)注入到N基區(qū)進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制,減少N基區(qū)電阻RN的值,使IGBT通態(tài)壓降降低。IGBT各世代的技術(shù)差異回顧功率器件過(guò)去幾十年的發(fā)展,1950-60年代雙極型器件SCR,GTR,GTO,該時(shí)段的產(chǎn)品通態(tài)電阻很??;電流控制,控制電路復(fù)雜且功耗大;1970年代單極型器件VD-MOSFET。但隨著終端應(yīng)用的需求,需要一種新功率器件能同時(shí)滿足:驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單,以降低成本與開(kāi)關(guān)功耗、通態(tài)壓降較低,以減小器件自身的功耗。1980年代初,試圖把MOS與BJT技術(shù)集成起來(lái)的研究,導(dǎo)致了IGBT的發(fā)明。1985年前后美國(guó)GE成功試制工業(yè)樣品(可惜后來(lái)放棄)。自此以后,IGBT主要經(jīng)歷了6代技術(shù)及工藝改進(jìn)。從結(jié)構(gòu)上講,IGBT主要有三個(gè)發(fā)展方向:1)IGBT縱向結(jié)構(gòu):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(chǎng)截止型;2)IGBT柵極結(jié)構(gòu):平面柵機(jī)構(gòu)、Trench溝槽型結(jié)構(gòu);3)硅片加工工藝:外延生長(zhǎng)技術(shù)、區(qū)熔硅單晶;其發(fā)展趨勢(shì)是:①降低損耗②降低生產(chǎn)成本總功耗=通態(tài)損耗(與飽和電壓VCEsat有關(guān))+開(kāi)關(guān)損耗(EoffEon)。它與MOSFET的轉(zhuǎn)移特性相同,當(dāng)柵源電壓小于開(kāi)啟電壓Ugs(th)時(shí),IGBT處于關(guān)斷狀態(tài)。中國(guó)澳門賽米控模塊
盡管等效電路為達(dá)林頓結(jié)構(gòu),但流過(guò)MOSFET的電流成為IGBT總電流的主要部分。陜西常見(jiàn)賽米控模塊工廠直銷
少數(shù)載流子)對(duì)N-區(qū)進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制,減小N-區(qū)的電阻RN,使高耐壓的IGBT也具有很小的通態(tài)壓降。當(dāng)柵射極間不加信號(hào)或加反向電壓時(shí),MOSFET內(nèi)的溝道消失,PNP型晶體管的基極電流被切斷,IGBT即關(guān)斷。由此可知,IGBT的驅(qū)動(dòng)原理與MOSFET基本相同。①當(dāng)UCE為負(fù)時(shí):J3結(jié)處于反偏狀態(tài),器件呈反向阻斷狀態(tài)。②當(dāng)uCE為正時(shí):UC<UTH,溝道不能形成,器件呈正向阻斷狀態(tài);UG>UTH,絕緣門極下形成N溝道,由于載流子的相互作用,在N-區(qū)產(chǎn)生電導(dǎo)調(diào)制,使器件正向?qū)ā?)導(dǎo)通IGBT硅片的結(jié)構(gòu)與功率MOSFET的結(jié)構(gòu)十分相似,主要差異是JGBT增加了P+基片和一個(gè)N+緩沖層(NPT-非穿通-IGBT技術(shù)沒(méi)有增加這個(gè)部分),其中一個(gè)MOSFET驅(qū)動(dòng)兩個(gè)雙極器件(有兩個(gè)極性的器件)?;膽?yīng)用在管體的P、和N+區(qū)之間創(chuàng)建了一個(gè)J,結(jié)。當(dāng)正柵偏壓使柵極下面反演P基區(qū)時(shí),一個(gè)N溝道便形成,同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)電子流,并完全按照功率MOSFET的方式產(chǎn)生一股電流。如果這個(gè)電子流產(chǎn)生的電壓在,則J1將處于正向偏壓,一些空穴注入N-區(qū)內(nèi),并調(diào)整N-與N+之間的電阻率,這種方式降低了功率導(dǎo)通的總損耗,并啟動(dòng)了第二個(gè)電荷流。的結(jié)果是在半導(dǎo)體層次內(nèi)臨時(shí)出現(xiàn)兩種不同的電流拓?fù)洌阂粋€(gè)電子流(MOSFET電流)。陜西常見(jiàn)賽米控模塊工廠直銷