 |  | | | | ①结构及优点
结构：IGBT是由双极型晶体管和MOS管复合而成，即在N沟道mos管的N+基板（MOS的漏级）上，增加一个P+基板，形成新的PN结后引出引脚作为C级，而GE级和mos一样。
优点：输入阻抗高，驱动电路简单，开关速度高，热稳定性好；饱和压降低，载流能力强
|
|
|
|  | | | | ②工作原理
N沟道igbt通过ge级加大于阈值电压的Vge正电压，MOS形成沟道并为PNP晶体管提供基级电流，进而使IGBT导通。
|
|
|
|  | | | | | | 有个小问题，从这两个图上都似乎不能很清楚的表达
完全导通的时候，是mosfet这边的电流大些呢，还是三极管这边的电流大一些。
或者说：这两条路径的电流与总电流的占比分别是多少？
|
|
|
|
| | | | | ③基本特性
基本特性分为静态特性和动态特性。静态特性又分为转移特性/伏安特性/开关特性。转移特性，表征Ic和Vge的关系曲线。当Vge小于阈值电压时，IGBT不导通。导通的大部分Ic电流与Vge成线性关系。
伏安特性（输出特性）：以Vge为参变量，Ic和Vg的之间的曲线关系。第一象限分为正向阻断区，放大区和饱和区。因为在放大区会增加损耗，所以常使IGBT工作于阻断区和饱和区。第三象限是Vge为负压时的反向特性，和IGBT本身特性有关
开关特性：指集电极电流和发射级电压的关系
|
|
|
| | | | | ④锁定效应
静态锁定：IGBT内含一寄生晶体管，Rb为一扩展电容，当Id大到一定程度时，在Rb上会产生足以使V2导通的偏置电压，从而使V2和V3进入饱和区，使栅级失去对集电极电流的控制
动态锁定：关断的动态过程中，dvds/Vdt过大时，产生的位移电流也会在Rd上会产生足以使V2导通的偏置电压，形成动态锁定。
解决：限制Idm值；加大Rg电阻，延长关断时间，进而减小vds/Vdt值
|
|
|
| | | | | ⑤导通/关断波形及影响因素
开通：T0-T1为Vge刚开始上升，小于导通阈值电压时,(管子的导通关断本质上是对电容的充放电)，此时影响Vge的上升速率只有Rg和ge间的寄生电容Cge。Vge大于阈值电压，IGBT开始导通，Ic开始上升，此时影响因素主要有两个，一为集电极上的分布电感上的电压Vle随Ic的增大而增大，拉低了Vge值及其上升率，减缓了Ic的增长；二为由寄生电容Cge引起的弥勒效应：Ic达到一定值时，Cge开始放电，驱动电路中增加了电流，进而使驱动电路内阻抗上的压降增加，拉低了拉低了Vge值。此效应直到T3时刻Vce降到0为止关断：Vge下降到一定值时，IGBT进入放大区，Vce上升，Ic下降，后因Cge耦合充电作用，Vge维持一段时间不变。直到Vge和Ic降到0，IGBT关断。
|
|
|
| | | | | 栅极串联电阻影响：
栅极电阻对开通和关断速率有影响，电阻小时，速率快，损耗低，但是太小了速率过快，会导致G-E间震荡，在集电极产生比较大di/dt，引起集电极尖峰电压；增大阻值，可以抑制栅极脉冲前后沿陡度防止震荡，但太大会导致前后沿发生延迟和变缓，降低开关速率，增大损耗。
因此，栅极电阻具有消除栅极震荡、转移驱动器功率损耗、控制Vge前后沿陡度，控制开关速率的作用
|
|
|
| | | | | ⑥常见失效原因
主要为过压损坏和过流损坏。过压损坏分为Vge过压、Vce过压、高dv/dt导致的过压。
Vge过压：Vge保证值为±20V，瞬态值为±30V,超过保证值的电压则会可能导致IGBT的损坏。
栅极过压主要有两种原因:1、静电聚集在栅极电容上引起的过电压；2、弥勒效应：ge间开路，CE间加变化的电压，由于Cge/Cgc寄生电容的存在，栅极电位升高，ce间有电流流过。当ce间存在高压时，会使IGBT发热损坏
措施：ge级间加限幅电路；ge间并接KR电阻
|
|
|
| | | | | ce间过压损坏主要有两种情况：1、施加到ce间的电压超过其额定值；2、浪涌过电压（恢复浪涌/关断浪涌）：电路中存在分布电感，在IGBT关断瞬间，由于反向二极管的方向恢复，会产生较大的浪涌电压L*di/dt，导致IGBT损坏（浪涌电压峰值V=Vd+L*di/dt。Vd为加在CE间的直流电压）措施：留裕量；增大Rg，但会减缓开关速度，增加损耗；采用吸收缓冲电路：减小分布电感（将电解电容尽量接近IGBT，采用分层布线等），加低阻低感的退偶电感等
|
|
|
| | | | | 过流损坏：过流损坏主要有1、高功率损耗导致的热损坏；2、动态雪崩击穿；3、静态/动态锁定效应；4、过电压导致的过电流 措施：增加过流检测电路，当检测到过流时，先采用降栅极电压的方式，降低电流，延长承受时间，后设置一定的延时时间对电流判断故障电流真实性：为假，则回复栅极电压；为真，则将栅极电压降至为零。（采用直接关断的方式，容易引起大的di/dt，形成过电压损坏管子） |
|
|
|
|
|
收藏
分享
津公网安备 12010402000296号