什么是igbt
什么是igbt
IGBT就是
大功率絕緣柵型場效應(yīng)管 ,在大功率電源上或變頻器上廣泛使用.
1.IGBT的基本結(jié)構(gòu)
絕緣柵雙極晶體管(IGBT)本質(zhì)上是一個(gè)場效應(yīng)晶體管,只是在漏極和漏區(qū)之間多了一個(gè) P 型層。根據(jù)國際電工委員會的文件建議,其各部分名稱基本沿用場效應(yīng)晶體管的相應(yīng)命名。
圖1所示為一個(gè)N 溝道增強(qiáng)型絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu),N+區(qū)稱為源區(qū),附于其上的電極稱為源極。 N+ 區(qū)稱為漏區(qū)。器件的控制區(qū)為柵區(qū),附于其上的電極稱為柵極。溝道在緊靠柵區(qū)邊界形成。在漏、源之間的P型區(qū)(包括P+和P一區(qū))(溝道在該區(qū)域形成),稱為亞溝道區(qū)(Subchannel region )。而在漏區(qū)另一側(cè)的 P+ 區(qū)稱為漏注入?yún)^(qū)(Drain injector ),它是 IGBT 特有的功能區(qū),與漏區(qū)和亞溝道區(qū)一起形成 PNP 雙極晶體管,起發(fā)射極的作用,向漏極注入空穴,進(jìn)行導(dǎo)電調(diào)制,以降低器件的通態(tài)電壓。附于漏注入?yún)^(qū)上的電極稱為漏極。
為了兼顧長期以來人們的習(xí)慣,IEC規(guī)定:源極引出的電極端子(含電極端)稱為發(fā)射極端(子),漏極引出的電極端(子)稱為集電極端(子)。這又回到雙極晶體管的術(shù)語了。但僅此而已。
IGBT的結(jié)構(gòu)剖面圖如圖2所示。它在結(jié)構(gòu)上類似于MOSFET ,其不同點(diǎn)在于IGBT是在N溝道功率MOSFET 的N+基板(漏極)上增加了一個(gè)P+ 基板(IGBT 的集電極),形成PN結(jié)j1 ,并由此引出漏極、柵極和源極則完全與MOSFET相似。
圖1 N溝道IGBT結(jié)構(gòu)圖2 IGBT的結(jié)構(gòu)剖面圖
由圖2可以看出,IGBT相當(dāng)于一個(gè)由MOSFET驅(qū)動(dòng)的厚基區(qū)GTR ,其簡化等效電路如圖3所示。圖中Rdr是厚基區(qū)GTR的擴(kuò)展電阻。IGBT是以GTR 為主導(dǎo)件、MOSFET 為驅(qū)動(dòng)件的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
N溝道IGBT的圖形符號有兩種,如圖4所示。實(shí)際應(yīng)用時(shí),常使用圖2-5所示的符號。對于P溝道,圖形符號中的箭頭方向恰好相反,如圖4所示。
IGBT 的開通和關(guān)斷是由柵極電壓來控制的。當(dāng)柵極加正電壓時(shí),MOSFET 內(nèi)形成溝道,并為PNP晶體管提供基極電流,從而使IGBT導(dǎo)通,此時(shí),從P+區(qū)注到N一區(qū)進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制,減少N一區(qū)的電阻 Rdr值,使高耐壓的 IGBT 也具有低的通態(tài)壓降。在柵極上加負(fù)電壓時(shí),MOSFET 內(nèi)的溝道消失,PNP晶體管的基極電流被切斷,IGBT 即關(guān)斷。
正是由于 IGBT 是在N 溝道 MOSFET 的 N+ 基板上加一層 P+ 基板,形成了四層結(jié)構(gòu),由PNP-NPN晶體管構(gòu)成 IGBT 。但是,NPN晶體管和發(fā)射極由于鋁電極短路,設(shè)計(jì)時(shí)盡可能使NPN不起作用。所以說, IGBT 的基本工作與NPN晶體管無關(guān),可以認(rèn)為是將 N 溝道 MOSFET 作為輸入極,PNP晶體管作為輸出極的單向達(dá)林頓管。
采取這樣的結(jié)構(gòu)可在 N一層作電導(dǎo)率調(diào)制,提高電流密度。這是因 為從 P+ 基板經(jīng)過 N+ 層向高電阻的 N一層注入少量載流子的結(jié)果。 IGBT 的設(shè)計(jì)是通過 PNP-NPN 晶體管的連接形成晶閘管。
2.IGBT模塊的術(shù)語及其特性術(shù)語說明
術(shù)語 | 符號 | 定義及說明(測定條件參改說明書) |
集電極、發(fā)射極間電壓 | VCES | 柵極、發(fā)射極間短路時(shí)的集電極,發(fā)射極間的最大電壓 |
柵極發(fā)極間電壓 | VGES |
關(guān)鍵詞:
igbt
相關(guān)推薦技術(shù)專區(qū)
|
評論