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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(qū)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(qū)動電流較大;MOSFET驅(qū)動功率很小,開關(guān)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(qū)動功率小而飽和壓降低。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(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。
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下圖是兩電平橋SPWM電路的結(jié)構(gòu)圖。該電路采用兩電平、三橋臂的主電路模式,采用IGBT作為開斷元件,采用二極管構(gòu)建旁通回路,通過調(diào)制SPWM的脈沖控制信...
車用 IGBT 模塊對產(chǎn)品性能和質(zhì)量的要求要明顯高于消費和工控領(lǐng)域, 需要通過嚴格的車規(guī)認證, 汽車 IGBT 模塊測試標準主要參照 AEC-Q101 ...
電力半導體的進步并不完全取決于節(jié)點尺寸的減小。硅電力開關(guān),如MOSFETs和IGBTs,被設(shè)計用來處理12V到+3.3kV的電壓和數(shù)百安培的電流。這些開...
IGBT的終端耐壓結(jié)構(gòu)—柱面結(jié)和球面結(jié)的耐壓差異(2)
下面我們再分析一下球面結(jié)的雪崩電壓。首先對(7-17)從PN結(jié)邊界到耗盡區(qū)圖片積分,結(jié)果如下,
IGBT的終端耐壓結(jié)構(gòu)—柱面結(jié)和球面結(jié)的耐壓差異(1)
回顧《平面結(jié)和柱面結(jié)的耐壓差異1》中柱面結(jié)的示意圖,在三維結(jié)構(gòu)中,PN結(jié)的擴散窗口會同時向x方向和z方向擴散,那么在角落位置就會形成如圖所示的1/8球面結(jié)。
IGBT的終端耐壓結(jié)構(gòu)—平面結(jié)和柱面結(jié)的耐壓差異(2)
下面對電場積分,我們看看隨著增長,即耗盡區(qū)深度的增長,柱面結(jié)與平面結(jié)所承受電壓分布的差異。
IGBT的終端耐壓結(jié)構(gòu)—平面結(jié)和柱面結(jié)的耐壓差異(1)
IGBT是要耐受高電壓的,在《IGBT的若干PN結(jié)》一章中,我們從高斯定理、泊松方程推演了PN結(jié)的耐壓,主要取決于PN結(jié)的摻雜濃度。
IGBT的關(guān)斷瞬態(tài)分析—IV關(guān)系(1)
我們曾在文中反復提及,電壓是電場的積分,而電場是電荷的積分,所以要得到電壓的關(guān)斷瞬態(tài),就必須弄清楚電荷的分布以及積分的邊界。
IGBT的關(guān)斷瞬態(tài)分析—電荷存儲變化趨勢(3)
至此,我們完整地分析了關(guān)斷瞬態(tài)過程中IGBT內(nèi)部的空穴濃度分布變化從而引起的電荷存儲變化,而電荷對時間的變化率即對應電流。
IGBT的關(guān)斷瞬態(tài)分析—電荷存儲變化趨勢(1)
現(xiàn)在我們把時間變量圖片加入,進行電荷總量圖片的瞬態(tài)分析。當柵極電壓低于閾值電壓,IGBT內(nèi)部存儲的電荷開始衰減,衰減過程是因為載流子壽命有限而自然復合
IGBT的關(guān)斷瞬態(tài)分析—電荷存儲初始值
在穩(wěn)態(tài)部分的分析中,我們詳細地推演了電子電流、空穴電流、總電流以及各電壓構(gòu)成部分與多余載流子濃度分布之間的關(guān)系,即一維空間的物理關(guān)系。
IGBT的穩(wěn)態(tài)分析—電流與電荷分布關(guān)系修正
如前所述,修正圖片、 圖片與圖片的關(guān)系關(guān)鍵在于要重新基于BJT結(jié)構(gòu)模型來建立圖片與圖片的關(guān)系。
IGBT穩(wěn)態(tài)分析—電流與電荷分布的初步分析(3)
在《IGBT的物理結(jié)構(gòu)模型》中,我們將IGBT內(nèi)部PIN結(jié)切分成了PIN1和PIN2(見上一節(jié)插圖), 因為PIN1與溝槽所構(gòu)成的MOS串聯(lián)
IGBT穩(wěn)態(tài)分析—電流與電荷分布的初步分析(2)
上一章我們對IGBT穩(wěn)態(tài)的分析中,在IGBT的大注入條件下,電子和空穴的運動相互影響,這個影響關(guān)系需要用雙極性擴散系數(shù)來描述。
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