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    通俗易懂講解IGBT的工作原理和作用

    發(fā)布時(shí)間:2013-08-05 來源:電子元件技術(shù)網(wǎng) 責(zé)任編輯:Cynthiali

    【導(dǎo)讀】本文通過等效電路分析,通俗易懂的講解IGBT的工作原理和作用,并精簡(jiǎn)的指出了IGBT的特點(diǎn)。可以說,IGBT是一個(gè)非通即斷的開關(guān),兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。

    IGBT(絕緣柵雙極型晶體管),是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅(qū)動(dòng)電流較大;MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小,開關(guān)速度快,但導(dǎo)通壓降大,載流密度小。

    IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn),驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。

    目前國內(nèi)缺乏高質(zhì)量IGBT模塊,幾乎全部靠進(jìn)口。絕緣柵雙極晶體管(IGBT)是高壓開關(guān)家族中最為年輕的一位。由一個(gè)15V高阻抗電壓源即可便利的控制電流流通器件從而可達(dá)到用較低的控制功率來控制高電流。 

    IGBT的工作原理和作用通俗易懂版:

    IGBT就是一個(gè)開關(guān),非通即斷,如何控制他的通還是斷,就是靠的是柵源極的電壓,當(dāng)柵源極加+12V(大于6V,一般取12V到15V)時(shí)IGBT導(dǎo)通,柵源極不加電壓或者是加負(fù)壓時(shí),IGBT關(guān)斷,加負(fù)壓就是為了可靠關(guān)斷。

    IGBT沒有放大電壓的功能,導(dǎo)通時(shí)可以看做導(dǎo)線,斷開時(shí)當(dāng)做開路。

    IGBT有三個(gè)端子,分別是G,D,S,在G和S兩端加上電壓后,內(nèi)部的電子發(fā)生轉(zhuǎn)移(半導(dǎo)體材料的特點(diǎn),這也是為什么用半導(dǎo)體材料做電力電子開關(guān)的原因),本來是正離子和負(fù)離子一一對(duì)應(yīng),半導(dǎo)體材料呈中性,但是加上電壓后,電子在電壓的作用下,累積到一邊,形成了一層導(dǎo)電溝道,因?yàn)殡娮邮强梢詫?dǎo)電的,變成了導(dǎo)體。如果撤掉加在GS兩端的電壓,這層導(dǎo)電的溝道就消失了,就不可以導(dǎo)電了,變成了絕緣體。

    IGBT的工作原理和作用電路分析版:


    IGBT的等效電路如圖1所示。由圖1可知,若在IGBT的柵極和發(fā)射極之間加上驅(qū)動(dòng)正電壓,則MOSFET導(dǎo)通,這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導(dǎo)通;若IGBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V,則MOSFET截止,切斷PNP晶體管基極電流的供給,使得晶體管截止。

    IGBT的工作原理和作用

    由此可知,IGBT的安全可靠與否主要由以下因素決定:

    ——IGBT柵極與發(fā)射極之間的電壓;
    ——IGBT集電極與發(fā)射極之間的電壓;
    ——流過IGBT集電極-發(fā)射極的電流;
    ——IGBT的結(jié)溫。

    如果IGBT柵極與發(fā)射極之間的電壓,即驅(qū)動(dòng)電壓過低,則IGBT不能穩(wěn)定正常地工作,如果過高超過柵極-發(fā)射極之間的耐壓則IGBT可能永久性損壞;同樣,如果加在IGBT集電極與發(fā)射極允許的電壓超過集電極-發(fā)射極之間的耐壓,流過IGBT集電極-發(fā)射極的電流超過集電極-發(fā)射極允許的最大電流,IGBT的結(jié)溫超過其結(jié)溫的允許值,IGBT都可能會(huì)永久性損壞。

    絕緣柵極雙極型晶體管(IGBT)

    IGBT的工作原理和作用
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