深入剖析IGBT的工作機理及其特性表現(xiàn)
日期：2024-03-20 13:51:27 瀏覽量：489 標簽: IGBT檢測
在現(xiàn)代電子設備中，IGBT（絕緣柵極雙極型晶體管）扮演著重要的角色，廣泛應用于功率電子領域。它不僅具備MOSFET和GTR的優(yōu)點，還具有高輸入阻抗和低通態(tài)電壓降的特性。為了更好地理解IGBT的工作原理，我們需要深入研究其內(nèi)部結構與動態(tài)特性。本文將帶您一起揭開IGBT的神秘面紗，探索其工作原理與特性。
一、IGBT的結構及等效電路
IGBT的等效電路
IGBT的內(nèi)部結構復雜而精密，其等效電路如圖1所示。通過圖中可以看出，當在IGBT的柵極和發(fā)射極之間施加正向電壓時，MOSFET導通，使得PNP晶體管的集電極與基極之間形成低阻狀態(tài)，從而使晶體管導通。反之，當IGBT的柵極和發(fā)射極之間施加0V電壓時，MOSFET截止，切斷PNP晶體管的基極電流供給，使得晶體管截止。
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二、IGBT的工作特性解析
靜態(tài)特性
IGBT的靜態(tài)特性主要包括伏安特性、轉移特性和開關特性。伏安特性描述了柵極源極電壓與漏極電流之間的關系。通過控制柵極源極電壓，我們可以調(diào)節(jié)漏極電流的大小。轉移特性則描述了輸出漏極電流與柵極源極電壓之間的關系，通常在導通狀態(tài)下呈線性關系。開關特性則描述了漏極電流與漏源電壓之間的關系，當IGBT處于導通態(tài)時，漏極電流主要由MOSFET承擔，此時的通態(tài)電壓比較低，耐壓能力較強。
動態(tài)特性
IGBT的動態(tài)特性包括開通過程和關斷過程。在開通過程中，主要由MOSFET來運行，只有在漏源電壓下降的后期，PNP晶體管才會由放大區(qū)變?yōu)轱柡蛥^(qū)，這一過程存在一定的延遲時間。關斷過程中，漏極電流的波形變?yōu)閮啥危捎诖鎯﹄姾傻拇嬖?，導致漏極電流較長的尾部時間。
三、IGBT的關鍵因素與安全可靠性
電壓與電流的決定因素
IGBT的安全可靠性主要由以下因素決定：柵極與發(fā)射極之間的電壓、集電極與發(fā)射極之間的電壓、流過集電極-發(fā)射極的電流以及結溫。適當控制這些因素，可以確保IGBT的正常工作和長壽命。
電壓與電流的限制
若驅動電壓過低，IGBT無法穩(wěn)定工作；反之，若超過其耐壓，可能導致永久損壞。同樣，若集電極-發(fā)射極之間的電壓超過其耐壓能力，流過IGBT的電流也會超過其最大允許值，從而引發(fā)損壞。此外，IGBT的結溫也需要控制在允許范圍內(nèi)，避免永久性損壞。
四、IGBT的應用展望與創(chuàng)新趨勢
多領域應用
隨著電子技術的不斷發(fā)展，IGBT在各個領域都有廣泛的應用。它被用于高壓電力系統(tǒng)、交通工具、電鍋爐、太陽能和風能發(fā)電系統(tǒng)等。IGBT在這些應用中發(fā)揮著關鍵作用，提高了系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。
