確定IGBT 的門極電荷對(duì)于設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)器來說,**重要的參數(shù)是門極電荷QG(門極電壓差時(shí)的IGBT 門極總電荷),如果在IGBT 數(shù)據(jù)手冊(cè)中能夠找到這個(gè)參數(shù),那么我們就可以運(yùn)用公式計(jì)算出:門極驅(qū)動(dòng)能量 E = QG · UGE = QG · [ VG(on) - VG(off) ]門極驅(qū)動(dòng)功率 PG = E · fSW = QG · [ VG(on) - VG(off) ] · fSW驅(qū)動(dòng)器總功率 P = PG + PS(驅(qū)動(dòng)器的功耗)平均輸出電流 IoutAV = PG / ΔUGE = QG · fSW比較高開關(guān)頻率 fSW max. = IoutAV(mA) / QG(μC)峰值電流IG MAX = ΔUGE / RG min = [ VG(on) - VG(off) ] / RG min其中的 RG min = RG extern + RG intern在溫度發(fā)生急劇變化的場(chǎng)所IGBT模塊表面可能有結(jié)露水的現(xiàn)象,因此IGBT模塊應(yīng)放在溫度變化較小的地方;高新區(qū)使用IGBT模塊私人定做
圖1(a)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基 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-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。高新區(qū)使用IGBT模塊私人定做一是防止NPN部分接通,分別改變布局和摻雜級(jí)別。二是降低NPN和PNP晶體管的總電流增益。
IGBT的應(yīng)用范圍一般都在耐壓600V以上、電流10A以上、頻率為1kHz以上的區(qū)域。多使用在工業(yè)用電機(jī)、民用小容量電機(jī)、變換器(逆變器)、照相機(jī)的頻閃觀測(cè)器、感應(yīng)加熱(InductionHeating)電飯鍋等領(lǐng)域。根據(jù)封裝的不同,IGBT大致分為兩種類型,一種是模壓樹脂密封的三端單體封裝型,從TO-3P到小型表面貼裝都已形成系列。另一種是把IGBT與FWD (FleeWheelDiode)成對(duì)地(2或6組)封裝起來的模塊型,主要應(yīng)用在工業(yè)上。模塊的類型根據(jù)用途的不同,分為多種形狀及封裝方式,都已形成系列化。
IGBT是先進(jìn)的第三代功率模塊,工作頻率1-20khz,主要應(yīng)用在變頻器的主回路逆變器及一切逆變電路,即dc/ac變換中。例電動(dòng)汽車、伺服控制器、UPS、開關(guān)電源、斬波電源、無軌電車等。問世迄今有十年多歷史,幾乎已替代一切其它功率器件,例SCR、GTO、GTR、MOSFET、雙極型達(dá)林頓管等如今功率可高達(dá)1MW的低頻應(yīng)用中,單個(gè)元件電壓可達(dá)4.0KV(pt結(jié)構(gòu))一6.5KV(npt結(jié)構(gòu)),電流可達(dá)1.5KA,是較為理想的功率模塊。 [1]a,柵極與任何導(dǎo)電區(qū)要絕緣,以免產(chǎn)生靜電而擊穿,所以包裝時(shí)將g極和e極之間要有導(dǎo)電泡沫塑料,將它短接。裝配時(shí)切不可用手指直接接觸,直到g極管腳進(jìn)行長(zhǎng)久性連接。 因此因靜電而導(dǎo)致柵極擊穿是IGBT失效的常見原因之一。
門極輸入電容Cies 由CGE 和CGC 來表示,它是計(jì)算IGBT 驅(qū)動(dòng)器電路所需輸出功率的關(guān)鍵參數(shù)。該電容幾乎不受溫度影響,但與IGBT集電極-發(fā)射極電壓VCE 的電壓有密切聯(lián)系。在IGBT數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的電容Cies 的值,在實(shí)際電路應(yīng)用中不是一個(gè)特別有用的參數(shù),因?yàn)樗峭ㄟ^電橋測(cè)得的,在測(cè)量電路中,加在集電極上C 的電壓一般只有25V(有些廠家為10V),在這種測(cè)量條件下,所測(cè)得的結(jié)電容要比VCE=600V 時(shí)要大一些(如圖2)。由于門極的測(cè)量電壓太低(VGE=0V )而不是門極的門檻電壓,在實(shí)際開關(guān)中存在的米勒效應(yīng)(Miller 效應(yīng))在測(cè)量中也沒有被包括在內(nèi),在實(shí)際使用中的門極電容Cin值要比IGBT 數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的電容Cies 值大很多。因此,在IGBT數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的電容Cies值在實(shí)際應(yīng)用中**只能作為一個(gè)參考值使用。柵射極間施加反壓或不加信號(hào)時(shí),MOSFET內(nèi)的溝道消失,晶體管的基極電流被切斷,IGBT關(guān)斷。高新區(qū)新型IGBT模塊銷售廠家
只在關(guān)斷時(shí)才會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)閂鎖。這一特殊現(xiàn)象嚴(yán)重地限制了安全操作區(qū)。高新區(qū)使用IGBT模塊私人定做
冊(cè)中所給出的輸入電容Cies值近似地估算出門極電荷:如果IGBT數(shù)據(jù)表給出的Cies的條件為VCE = 25 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz,那么可以近似的認(rèn)為Cin=4.5Cies,門極電荷 QG ≈ ΔUGE · Cies · 4.5 = [ VG(on) - VG(off) ] · Cies · 4.5Cies : IGBT的輸入電容(Cies 可從IGBT 手冊(cè)中找到)如果IGBT數(shù)據(jù)表給出的Cies的條件為VCE = 10 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz,那么可以近似的認(rèn)為Cin=2.2Cies,門極電荷 QG ≈ ΔUGE · Cies · 2.2 = [ VG(on) - VG(off) ] · Cies · 2.2Cies : IGBT的輸入電容(Cies 可從IGBT 手冊(cè)中找到)如果IGBT數(shù)據(jù)手冊(cè)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(jì)算負(fù)象限的門極電荷會(huì)更接近實(shí)際值:高新區(qū)使用IGBT模塊私人定做
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