PWM DC/DC轉換器絕緣柵雙極晶體管IGBT
絕緣柵雙極晶體管IGBT(INSu1ated Gate Bipolar Transistor)是一種新型的復合功率開關器件。如圖(a)為IGBT芯片的基本結構圖,可以看出 ,IGBT比N型溝道的MOSFET多一個P+層。
IGBT的特點如下。
?。?)IGBT是一種電壓控制的功率開關器件:IGBT等效于用MOSFET做驅動級的一種壓控功率開關器件。
?。?)IGBT比MOSFET的耐壓高,電流容量大:IGBT導通時正載流子從P+層流人N型區(qū)并在N型區(qū)積蓄,加強了電導調制效應,這就使IGBT在導通時 呈現(xiàn)的電阻比高壓(300V以上)MOSFET低得多,因而IGBT容易實現(xiàn)高壓大電流。前級是個電流較小的MOSFET,允許導通電阻較大,Nˉ層可以適當 地加厚,耐壓可以提高。
?。?)開通速度比MOSFET快:由于IGBT中小電流MOSFET的開通速度很快,在開通之初后級PNP型晶體管的基極電流上升很快,使IGBT的開通速度不 但比雙極性晶體管快,而且開通延遲時間td(ON)比同容量的MOSFET還短。
?。?)關斷速度比MOSFET慢:雖然IGBT中前級MOSFET的關斷速度很快,但后級PNP型晶體管是少子功率的開關器件,少數(shù)載流子要有復合、擴散和 消失的時間,在電流迅速下降到約1/3時,下降速度明顯變慢,俗稱“拖尾”。后級PNP型管的集一射極之間有基一射極PN結壓降和MOSFET的壓 降,故集一射極不進入深飽和狀態(tài),關斷速度較快。隨著生產(chǎn)工藝的改進,關斷速度也有明顯的提高。
IGBT的輸出特性如圖(d)所示,為低壓區(qū)輸出特性。
如圖 IGBT開關管
(1)電壓型控制特性。
(2)即使在集電極電流Ic很小時,UCE也只少有一個PN結的壓降(約0.7V),這就是IGBT為什么不做成低壓開關器件的原因。
?。?)雖然柵極電壓UCE不很大(如7V),也能輸出一定的集電極電流Ic但通態(tài)壓降UCE(on)較大。當柵極電壓UCE增大到15V時,通態(tài)壓降UCE(on)明顯減小。
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