絕緣柵雙極晶體管(Insulate-Gate Bipolar Transistor—IGBT)綜合了電力晶體管(Giant Transistor—GTR)和電力場效應(yīng)晶體管(Power MOSFET)的優(yōu)點,具有良好的特性,應(yīng)用領(lǐng)域很***;IGBT也是三端器件:柵極,集電極和發(fā)射極。絕緣柵雙極晶體管(Insulate-Gate Bipolar Transistor—IGBT)綜合了電力晶體管(Giant Transistor—GTR)和電力場效應(yīng)晶體管(Power MOSFET)的優(yōu)點,具有良好的特性,應(yīng)用領(lǐng)域很***;IGBT也是三端器件:柵極,集電極和發(fā)射極。 IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)是MOS結(jié)構(gòu)雙極器件,屬于具有功率MOSFET的高速性能與雙極的低電阻性能的功率器件。IIGBT的驅(qū)動原理與電力MOSFET基本相同,通斷由柵射極電壓uGE決定。上海如何IGBT模塊設(shè)計
3、調(diào)節(jié)功率開關(guān)器件的通斷速度柵極電阻小,開關(guān)器件通斷快,開關(guān)損耗小;反之則慢,同時開關(guān)損耗大。但驅(qū)動速度過快將使開關(guān)器件的電壓和電流變化率**提高,從而產(chǎn)生較大的干擾,嚴(yán)重的將使整個裝置無法工作,因此必須統(tǒng)籌兼顧。二、柵極電阻的選取1、柵極電阻阻值的確定各種不同的考慮下,柵極電阻的選取會有很大的差異。初試可如下選取:不同品牌的IGBT模塊可能有各自的特定要求,可在其參數(shù)手冊的推薦值附近調(diào)試。2、柵極電阻功率的確定柵極電阻的功率由IGBT柵極驅(qū)動的功率決定,一般來說柵極電阻的總功率應(yīng)至少是柵極驅(qū)動功率的2倍。IGBT柵極驅(qū)動功率 P=FUQ,其中:F 為工作頻率;U 為驅(qū)動輸出電壓的峰峰值;上海如何IGBT模塊設(shè)計由于此氧化膜很薄,其擊穿電壓一般達到20~30V。
2)能向IGBT提供足夠的反向柵壓。在IGBT關(guān)斷期間,由于電路中其他部分的工作,會在柵極電路中產(chǎn)生一些高頻振蕩信號,這些信號輕則會使本該截止的IGBT處于微通狀態(tài),增加管子的功耗。重則將使調(diào)壓電路處于短路直通狀態(tài)。因此,比較好給處于截止?fàn)顟B(tài)的IGBT加一反向柵壓(幅值一般為5~15 V),使IGBT在柵極出現(xiàn)開關(guān)噪聲時仍能可靠截止。3)具有柵極電壓限幅電路,保護柵極不被擊穿。IGBT柵極極限電壓一般為+20 V,驅(qū)動信號超出此范圍就可能破壞柵極。
fsw max. : 比較高開關(guān)頻率IoutAV :單路的平均電流QG : 門極電壓差時的 IGBT門極總電荷RG extern : IGBT 外部的門極電阻RG intern : IGBT 芯片內(nèi)部的門極電阻但是實際上在很多情況下,數(shù)據(jù)手冊中這個門極電荷參數(shù)沒有給出,門極電壓在上升過程中的充電過程也沒有描述。這時候比較好是按照 IEC 60747-9-2001 - Semiconductor devices -Discrete devices - Part 9: Insulated-gate bipolar transistors (IGBTs)所給出的測試方法測量出開通能量E,然后再計算出QG。E = ∫IG · ΔUGE · dt= QG · ΔUGEMOSFET驅(qū)動功率很小,開關(guān)速度快,但導(dǎo)通壓降大,載流密度小。
圖1(a)所示為一個N 溝道增強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。這種器件表現(xiàn)為一個類晶閘管的結(jié)構(gòu)(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。靜安區(qū)品牌IGBT模塊供應(yīng)商
在那個時候,硅芯片的結(jié)構(gòu)是一種較厚的NPT(非穿通)型設(shè)計。上海如何IGBT模塊設(shè)計
絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)在***的電力電子領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,在實際使用中除IGBT自身外,IGBT 驅(qū)動器的作用對整個換流系統(tǒng)來說同樣至關(guān)重要。驅(qū)動器的選擇及輸出功率的計算決定了換流系統(tǒng)的可靠性。驅(qū)動器功率不足或選擇錯誤可能會直接導(dǎo)致 IGBT 和驅(qū)動器損壞。以下總結(jié)了一些關(guān)于IGBT驅(qū)動器輸出性能的計算方法以供選型時參考。圖2IGBT 的開關(guān)特性主要取決于IGBT的門極電荷及內(nèi)部和外部的電阻。圖1是IGBT 門極電容分布示意圖,其中CGE 是柵極-發(fā)射極電容、CCE 是集電極-發(fā)射極電容、CGC 是柵極-集電極電容或稱米勒電容(Miller Capacitor)。上海如何IGBT模塊設(shè)計
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