1979年,MOS柵功率開關器件作為IGBT概念的先驅即已被介紹到世間。這種器件表現(xiàn)為一個類晶閘管的結構(P-N-P-N四層組成),其特點是通過強堿濕法刻蝕工藝形成了V形槽柵。80年代初期,用于功率MOSFET制造技術的DMOS(雙擴散形成的金屬-氧化物-半導體)工藝被采用到IGBT中來。[2]在那個時候,硅芯片的結構是一種較厚的NPT(非穿通)型設計。后來,通過采用PT(穿通)型結構的方法得到了在參數(shù)折衷方面的一個***改進,這是隨著硅片上外延的技術進步,以及采用對應給定阻斷電壓所設計的n+緩沖層而進展的[3]。幾年當中,這種在采用PT設計的外延片上制備的DMOS平面柵結構,其設計規(guī)則從5微米先進到3微米。為了減少接觸熱阻,在散熱器與IGBT模塊間涂抹導熱硅脂。閔行區(qū)質量IGBT模塊設計
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅動電流較大;MOSFET驅動功率很小,開關速度快,但導通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點,驅動功率小而飽和壓降低。IGBT非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。寶山區(qū)選擇IGBT模塊費用電導調(diào)制效應使電阻RN減小,使通態(tài)壓降小。
Cies : IGBT的輸入電容(Cies 可從IGBT 手冊中找到)如果IGBT數(shù)據(jù)手冊中已經(jīng)給出了正象限的門極電荷曲線,那么只用Cies 近似計算負象限的門極電荷會更接近實際值:門極電荷 QG ≈ QG(on) + ΔUGE · Cies · 4.5 = QG(on) + [ 0 - VG(off) ] · Cies · 4.5-- 適用于Cies 的測試條件為 VCE = 25 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz 的IGBT門極電荷 QG ≈ QG(on) + ΔUGE · Cies · 2.2 = QG(on) + [ 0 - VG(off) ] · Cies · 2.2-- 適用于Cies 的測試條件為 VCE = 10 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz 的IGBT當為各個應用選擇IGBT驅動器時,必須考慮下列細節(jié):
N溝型的 IGBT工作是通過柵極-發(fā)射極間加閥值電壓VTH以上的(正)電壓,在柵極電極正下方的p層上形成反型層(溝道),開始從發(fā)射極電極下的n-層注入電子。該電子為p+n-p晶體管的少數(shù)載流子,從集電極襯底p+層開始流入空穴,進行電導率調(diào)制(雙極工作),所以可以降低集電極-發(fā)射極間飽和電壓。在發(fā)射極電極側形成n+pn-寄生晶體管。若n+pn-寄生晶體管工作,又變成p+n- pn+晶閘管。電流繼續(xù)流動,直到輸出側停止供給電流。通過輸出信號已不能進行控制。一般將這種狀態(tài)稱為閉鎖狀態(tài)。1979年,MOS柵功率開關器件作為IGBT概念的先驅即已被介紹到世間。
當柵極和發(fā)射極短接并在集電極端子施加一個正電壓時,P/NJ3結受反向電壓控制。此時,仍然是由N漂移區(qū)中的耗盡層承受外部施加的電壓。 [2]閂鎖IGBT在集電極與發(fā)射極之間有一個寄生PNPN晶閘管。在特殊條件下,這種寄生器件會導通。這種現(xiàn)象會使集電極與發(fā)射極之間的電流量增加,對等效MOSFET的控制能力降低,通常還會引起器件擊穿問題。晶閘管導通現(xiàn)象被稱為IGBT閂鎖,具體地說,這種缺陷的原因互不相同,與器件的狀態(tài)有密切關系。通常情況下,靜態(tài)和動態(tài)閂鎖有如下主要區(qū)別:常溫的規(guī)定為5~35℃ ,常濕的規(guī)定在45~75%左右。靜安區(qū)品牌IGBT模塊費用
非穿通(NPT)技術則是基于不對少子壽命進行殺傷而有很好的輸運效率,不過其載流子注入系數(shù)卻比較低。閔行區(qū)質量IGBT模塊設計
在應用中有時雖然保證了柵極驅動電壓沒有超過柵極比較大額定電壓,但柵極連線的寄生電感和柵極與集電極間的電容耦合,也會產(chǎn)生使氧化層損壞的振蕩電壓。為此,通常采用雙絞線來傳送驅動信號,以減少寄生電感。在柵極連線中串聯(lián)小電阻也可以抑制振蕩電壓。此外,在柵極—發(fā)射極間開路時,若在集電極與發(fā)射極間加上電壓,則隨著集電極電位的變化,由于集電極有漏電流流過,柵極電位升高,集電極則有電流流過。這時,如果集電極與發(fā)射極間存在高電壓,則有可能使IGBT發(fā)熱及至損壞。閔行區(qū)質量IGBT模塊設計
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