igbt绝缘栅双极型晶体管及igbt功率模块的检测与应用电路

 igbt的基本结构和原理

绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar transistor，igbt）功率场效应管与双极型（pnp或npn）管复合后的一种新型复合型器件，它综合了场效应管开关速度快、控制电压低和双极型晶体管电流大、反压高、导通时压降小等优点，是目前颇受欢迎的电力电子器件。目前国外高压igbt模块的电流/电压容量已达2000a/3300v，采用了易于并联的npt工艺技术，第四代igbt产品的饱和压降uce（s）显著降低，减少了功率损耗；美国ir公司生产的wrapigbt开关速度最快，工作频率最高可达150khz。绝缘栅双极型晶体管igbt已广泛应用于电动机变频调速控制、程控交换机电源、计算机系统不停电电源（ups）、变频空调器、数控机床伺服控制等。

igbt是由mosfet与gtr复合而成的，其图形符号如图所示。

图多种封装形式igbt

简单来说，igbt等效成一只由mosft驱动的厚基区pnp型三极管，如图（b）所示。n沟道igbt简化等效电路中rn为pnp管基区内的调制电阻，由n沟道mosfet和pnp型三极管复合而成，导通和关断由栅极和发射极之间驱动电压ucg决定。当栅极和发射极之间驱动电压uge为正且大于栅极开启电压uge（th）时，mosfet内形成沟道并为pnp型三极管提供基极电流，进而使igbt导通。此时，从p+区注入n-的空穴对（少数载流子）对n区进行电导调制，减少n-区的电阻 rn，使高耐压的igbt也具有很小的通态压降。当栅射极间不加信号或加反向电压时，mosfet内的沟道消失，pnp型三极管的基极电流被切断，igbt即关断。

图绝缘栅型场效应管结构、简化等效电路