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IGBT的工作原理和工作特性

更新时间：2019-12-03 09:51:33 大小：830K 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

IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT 导通。反之，加反向门极

电压消除沟道， 流过反向基极电流， 使IGBT 关断。IGBT 的驱动方法和MOSFET基本相同， 只需控制输入极N一沟道MOSFET，

所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N 一层的空穴（少子），对N 一层进行电导调制，

减小N 一层的电阻，使IGBT 在高电压时，也具有低的通态电压。

IGBT 的工作特性包括静态和动态两类：

1．静态特性

IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。IGBT 的伏安特性是指以栅源电压Ugs 为参变量时，漏极电流与

栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压Ugs 的控制， Ugs 越高， Id 越大。它与GTR的输出特性相似．也

可分为饱和区1、放大区2 和击穿特性3 部分。在截止状态下的IGBT，正向电压由J2 结承担，反向电压由J1 结承担。

如果无N+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限

制了IGBT 的某些应用范围。


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IGBT的工作原理和工作特性  
IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给  
PNP晶体管提供基极电流，使  
IGBT 导通。反之，加反向门极  
电压消除沟道， 流过反向基极电流， 使 IGBT 关断。IGBT 的驱动方法和 MOSFET基本相同，只需控制输入极 N一沟道 MOSFE，T  
所以具有高输入阻抗特性。当  
MOSFET的沟道形成后，从  
P+基极注入到 N 一层的空穴（少子），对  
N 一层进行电导调制，  
减小 N 一层的电阻，使 IGBT 在高电压时，也具有低的通态电压。  
IGBT 的工作特性包括静态和动态两类：  
1．静态特性  
IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。  
IGBT 的伏安特性是指以栅源电压  
Ugs 为参变量时，漏极电流与  
栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压  
Ugs 的控制， Ugs 越高， Id 越大。它与 GTR的输出特性相似．也  
可分为饱和区 1、放大区 2 和击穿特性 3 部分。在截止状态下的  
如果无 N+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入  
制了 IGBT 的某些应用范围。  
IGBT，正向电压由 J2 结承担，反向电压由  
J1 结承担。  
N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限  
IGBT 的转移特性是指输出漏极电流  
Id 与栅源电压 Ugs 之间的关系曲线。它与 MOSFET的转移特性相同，当栅源电  
压小于开启电压 Ugs(th) 时，IGBT 处于关断状态。在 IGBT 导通后的大部分漏极电流范围内，  
栅源电压受最大漏极电流限制， 其最佳值一般取为 15V 左右。IGBT 的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。  
PNP晶体管为宽基区晶体管，所以其 B 值极低。尽管等效电路为达林顿结构，但流过  
Uds(on) 可用下式表示 :  
（2－14）  
0.7 ～IV ；  
Udr ——扩展电阻 Rdr 上的压降； Roh——沟道电阻。  
通态电流 Ids 可用下式表示： Ids=(1+Bpnp)Imos (2 －15）  
式中 Imos——流过 MOSFET的电流。  
IGBT 的通态压降小，耐压 1000V 的 IGBT 通态压降为 2～3V。IGBT 处于断态时，只有  
Id 与 Ugs 呈线性关系。最高  
IGBT  
MOSFET的  
处于导通态时，由于它的  
电流成为 IGBT 总电流的主要部分。此时，通态电压  
Uds(on) ＝Uj1 ＋Udr＋IdRoh  
式中 Uj1 ——JI 结的正向电压，其值为  
由于 N+区存在电导调制效应，所以  
很小的泄漏电流存在。  
2．动态特性  
IGBT 在开通过程中，大部分时间是作为  
MOSFET来运行的，只是在漏源电压  
Uds 下降过程后期， PNP晶体管由放大区至饱  
ton  
和，又增加了一段延迟时间。  
td(on) 为开通延迟时间， tri 为电流上升时间。实际应用中常给出的漏极电流开通时间  
tfe1 和 tfe2 组成，如图 2－58 所示  
即为 td(on)tri 之和。漏源电压的下降时间由  

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