igbt模块的基本原理
2022-03-16
绝缘栅双极晶体管综合了电力晶体管和电力场效应晶体管的优势,具备优良的特性,应用领域很普遍;igbt模块也是三端元器件:栅极,集电极和发射极。
电力MOSFET元器件是单极型(N沟道MOSFET中仅电子导电、P沟道MOSFET中仅空穴导电)、电压控制型开关元器件;所以其通、断驱动控制功率不大,开关速度快;但通态降压大,难于做成高压大电流开关元器件。
电力三极晶体管是双极型(当中,电子、空穴2种多数载流子都参与导电)、电流控制型开关元器件;所以其通-断控制驱动功率大,开关速度不够快;但通态压降低,可做成较高电压和较大电流的开关元器件。
为了兼具这2种元器件的优势,弃其缺陷,20世纪80年代中期出现了将它们的通、断机制相结合的新一代半导体电力开关元器件——绝缘栅极双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor,igbt模块)。
它是1种复合元器件,其输入控制部分为MOSFET,输出级为双级结型三极晶体管;所以兼具MOSFET和电力晶体管的优势,即高输入阻抗,电压控制,驱动功率小,开关速度快,工作频率可达到10~40kHz(比电力三极管高),饱和压降低(比MOSFET小得多,与电力三极管相当),电压、电流容量较大,安全工作区域宽。目前2500~3000V、800~1800A的igbt模块元器件已有产品,可供几千kVA之下的高频电力电子设备选用。
图1为igbt模块的符号、内部结构等值线路及静态特性。igbt模块也有3个电极:栅极G、发射极E和集电极C。输入部分是一个MOSFET管,图1中Rdr表示MOSFET的等效调制电阻(即漏极-源极间的等效电阻RDS)。输出部分为1个PNP三极管T1,另外还有一个内部寄生的三极管T2(NPN管),在NPN晶体管T2的基极与发射极间有1个体区电阻Rbr。
当栅极G与发射极E间的另加电压UGE=0时,MOSFET管内无导电沟道,其调配电阻Rdr可视作无穷大,Ic=0,MOSFET处在断态。在栅极G与发射极E间的另加控制电压UGE,可以转变MOSFET管导电沟道的宽度,进而转变调配电阻Rdr,这就转变了输出晶体管T1(PNP管)的基极电流,控制了IGBT管的集电极电流Ic。
当UGE足够大时(例如15V),则T1饱和导电,igbt模块进入通态。一旦撤除UGE,即UGE=0,则MOSFET从通态转至断态,T1截止,igbt模块元器件从通态转至断态。
以上就是传承电子对igbt模块的基本原理的介绍,传承电子是一家以电力电子为专业领域的功率半导体模块制造商,为众多的企业公司提供功率半导体模块的定制、生产和加工,同时还给众多公司提供来料代工或贴牌加工业务。主要产品为各种封装形式的绝缘式和非绝缘式功率半导体模块、各种标准和非标准的功率半导体模块等。
电力MOSFET元器件是单极型(N沟道MOSFET中仅电子导电、P沟道MOSFET中仅空穴导电)、电压控制型开关元器件;所以其通、断驱动控制功率不大,开关速度快;但通态降压大,难于做成高压大电流开关元器件。
为了兼具这2种元器件的优势,弃其缺陷,20世纪80年代中期出现了将它们的通、断机制相结合的新一代半导体电力开关元器件——绝缘栅极双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor,igbt模块)。
它是1种复合元器件,其输入控制部分为MOSFET,输出级为双级结型三极晶体管;所以兼具MOSFET和电力晶体管的优势,即高输入阻抗,电压控制,驱动功率小,开关速度快,工作频率可达到10~40kHz(比电力三极管高),饱和压降低(比MOSFET小得多,与电力三极管相当),电压、电流容量较大,安全工作区域宽。目前2500~3000V、800~1800A的igbt模块元器件已有产品,可供几千kVA之下的高频电力电子设备选用。
图1为igbt模块的符号、内部结构等值线路及静态特性。igbt模块也有3个电极:栅极G、发射极E和集电极C。输入部分是一个MOSFET管,图1中Rdr表示MOSFET的等效调制电阻(即漏极-源极间的等效电阻RDS)。输出部分为1个PNP三极管T1,另外还有一个内部寄生的三极管T2(NPN管),在NPN晶体管T2的基极与发射极间有1个体区电阻Rbr。
当栅极G与发射极E间的另加电压UGE=0时,MOSFET管内无导电沟道,其调配电阻Rdr可视作无穷大,Ic=0,MOSFET处在断态。在栅极G与发射极E间的另加控制电压UGE,可以转变MOSFET管导电沟道的宽度,进而转变调配电阻Rdr,这就转变了输出晶体管T1(PNP管)的基极电流,控制了IGBT管的集电极电流Ic。
当UGE足够大时(例如15V),则T1饱和导电,igbt模块进入通态。一旦撤除UGE,即UGE=0,则MOSFET从通态转至断态,T1截止,igbt模块元器件从通态转至断态。
以上就是传承电子对igbt模块的基本原理的介绍,传承电子是一家以电力电子为专业领域的功率半导体模块制造商,为众多的企业公司提供功率半导体模块的定制、生产和加工,同时还给众多公司提供来料代工或贴牌加工业务。主要产品为各种封装形式的绝缘式和非绝缘式功率半导体模块、各种标准和非标准的功率半导体模块等。
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