確定IGBT 的門極電荷對于設(shè)計一個驅(qū)動器來說,**重要的參數(shù)是門極電荷QG(門極電壓差時的IGBT 門極總電荷),如果在IGBT 數(shù)據(jù)手冊中能夠找到這個參數(shù),那么我們就可以運用公式計算出:門極驅(qū)動能量 E = QG · UGE = QG · [ VG(on) - VG(off) ]門極驅(qū)動功率 PG = E · fSW = QG · [ VG(on) - VG(off) ] · fSW驅(qū)動器總功率 P = PG + PS(驅(qū)動器的功耗)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。徐匯區(qū)銷售IGBT模塊報價
為了抑制n+pn-寄生晶體管的工作IGBT采用盡量縮小p+n-p晶體管的電流放大系數(shù)α作為解決閉鎖的措施。具體地來說,p+n-p的電流放大系數(shù)α設(shè)計為0.5以下。 IGBT的閉鎖電流IL為額定電流(直流)的3倍以上。IGBT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。 [2]導(dǎo)通IGBT硅片的結(jié)構(gòu)與功率MOSFET 的結(jié)構(gòu)十分相似,主要差異是IGBT增加了P+ 基片和一個N+ 緩沖層(NPT-非穿通-IGBT技術(shù)沒有增加這個部分),其中一個MOSFET驅(qū)動兩個雙極器件。金山區(qū)銷售IGBT模塊聯(lián)系人此時,仍然是由N漂移區(qū)中的耗盡層承受外部施加的電壓。
常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。 圖1所示為一個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+ 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 一區(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。 IGBT 的開關(guān)作用是通過加正向柵極電壓形成溝道,給PNP 晶體管提供基極電流,使IGBT 導(dǎo)通。
這次從穿通(PT)型技術(shù)先進(jìn)到非穿通(NPT)型技術(shù),是**基本的,也是很重大的概念變化。這就是:穿通(PT)技術(shù)會有比較高的載流子注入系數(shù),而由于它要求對少數(shù)載流子壽命進(jìn)行控制致使其輸運效率變壞。另一方面,非穿通(NPT)技術(shù)則是基于不對少子壽命進(jìn)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。進(jìn)而言之,非穿通(NPT)技術(shù)又被軟穿通(LPT)技術(shù)所代替,它類似于某些人所謂的“軟穿通”(SPT)或“電場截止”(FS)型技術(shù),這使得“成本—性能”的綜合效果得到進(jìn)一步改善。1996年,CSTBT(載流子儲存的溝槽柵雙極晶體管)使第5代IGBT模塊得以實現(xiàn)[6],它采用了弱穿通(LPT)芯片結(jié)構(gòu),又采用了更先進(jìn)的寬元胞間距的設(shè)計。包括一種“反向阻斷型”(逆阻型)功能或一種“反向?qū)ㄐ汀?逆導(dǎo)型)功能的IGBT器件的新概念正在進(jìn)行研究,以求得進(jìn)一步優(yōu)化。電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使電阻RN減小,使通態(tài)壓降小。
1947年12月,美國貝爾實驗室的肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組,研制出一種點接觸型的鍺晶體管。晶體管的問世,是20世紀(jì)的一項重大發(fā)明,是微電子**的先聲。晶體管出現(xiàn)后,人們就能用一個小巧的、消耗功率低的電子器件,來代替體積大、功率消耗大的電子管了。晶體管的發(fā)明又為后來集成電路的誕生吹響了號角。20世紀(jì)**初的10年,通信系統(tǒng)已開始應(yīng)用半導(dǎo)體材料。20世紀(jì)上半葉,在無線電愛好者中***流行的礦石收音機(jī),就采用礦石這種半導(dǎo)體材料進(jìn)行檢波。半導(dǎo)體的電學(xué)特性也在電話系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。晶體管的發(fā)明,**早可以追溯到1929年,當(dāng)時工程師利蓮費爾德就已經(jīng)取得一種晶體管的**。但是,限于當(dāng)時的技術(shù)水平,制造這種器件的材料達(dá)不到足夠的純度,而使這種晶體管無法制造出來。幾年當(dāng)中,這種在采用PT設(shè)計的外延片上制備的DMOS平面柵結(jié)構(gòu),其設(shè)計規(guī)則從5微米先進(jìn)到3微米。金山區(qū)銷售IGBT模塊聯(lián)系人
當(dāng)集電極被施加一個反向電壓時,J1 就會受到反向偏壓控制,耗盡層則會向N-區(qū)擴(kuò)展。徐匯區(qū)銷售IGBT模塊報價
這種方法雖然準(zhǔn)確但太繁瑣,一般情況下我們可以簡單地利用IGBT數(shù)據(jù)手冊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 · 2.2徐匯區(qū)銷售IGBT模塊報價
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