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IGBT的构造与工作原理详解

更新时间:2019-12-01 10:28:29 大小:352K 上传用户:xuzhen1查看TA发布的资源 标签:igbt 下载积分:0分 评价赚积分 (如何评价?) 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

在绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor IGBT)得到大力发展以前

功率场效应管MOSFET被用于需要快速开关的中低压场合,晶闸管、GTO被用于中高压领域。MOSFET虽然有开关速度快、输入阳抗高、热稳定性好、驱动电路简单的优点;但是,在200V或更高电压的场合,MOSFET 的导通电阻随着击穿电压的增加会迅速增加,使得其功耗大幅增加,存在者不能得到高耐压、大容量元件等的缺陷。双极晶体管具有优异的低正向导通压降特性,虽然可以得到高耐压、大容量的元件;但是它要求的驱动电流大,控制

电路非常复杂,而且交换速度不够快。

IGBT正是作为顺应这种要求而开发的,它是由MOSFET(输入級)和PNP晶体管(输出级)复合而成的一种器件,既有 MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的特点(控制和响应),又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点(功率级较为耐用),频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间,可正常工作于几十 KHz频率范围内。基于这些优异的特性,IGBT一直广泛使用在超过 300V电压的应用中,模块化的 IGBT可以满足更高的电流传导要求,其应用领域不断提高,今后将有更大的发展。


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IGBT 的构造与工作原理详解  
1.前言  
在绝缘栅双极晶体管 (insulated gate bipolar transistor  
IGBT) 得到大力发展以前,  
功率场效应管 MOSFET 被用于需要快速开关的中低压场合, 晶闸管GTO 被用于中高压领  
域。MOSFET 虽然有开关速度快、 输入阻抗高、 热稳定性好、 驱动电路简单的优点; 但是,  
200V 或更高电压的场合, MOSFET 的导通电阻随着击穿电压的增加会迅速增加,使得  
其功耗大幅增加, 存在着不能得到高耐压、 大容量元件等的缺陷。 双极晶体管具有优异的低  
正向导通压降特性, 虽然可以得到高耐压、大容量的元件;但是它要求的驱动电流大,  
电路非常复杂,而且交换速度不够快。  
控制  
IGBT 正是作为顺应这种要求而开发的, 它是由 MOSFET(输入级PNP 晶体管(输  
出级)复合而成的一种器件,既有  
MOSFET 器件驱动功率小和开关速度快的特点(控制和  
响应),又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点(功率级较为耐用),频率特性介于  
MOSFET 与功率晶体管之间,可正常工作于几十  
KHz 频率范围内。基于这些优异的特性,  
IGBT 一直广泛使用在超过  
300V 电压的应用中,模块化的 IGBT 可以满足更高的电流传导  
要求,其应用领域不断提高,今后将有更大的发展。  
2IGBT 构造与特性  
IGBT 是由 MOSFET GTR 技术结合而成的复合型开关器件, 是通过在功率 MOSFET  
的漏极上追加 p+ 层而构成的,性能上也是结合了  
N+ 区称为源区,附于其上的电极称为源极(即发射极  
MOSFET 和双极型功率晶体管的优点。  
EP+ 区称为漏区。器件的控制区  
为栅区,附于其上的电极称为栅极(即门极  
G)。沟道在紧靠栅区边界形成。在  
CE 两极  
之间的 P 包括 P+ P- 道在该区域形成) 为亚沟道Subchannel region 。  
而在漏区另一侧的 P+ 区称为漏注入区( Drain injector ),它是 IGBT 特有的功能区,与漏  

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