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绝缘栅双极晶体管

发布时间:2013/5/28 20:35:32 访问次数:1192

    绝缘栅极双极晶体管(IGBT)是20世纪80年代发展EA2-5V起来的一种新型复合器件。IGBT综合了功率MOSFET和GTR的优点,具有良好的特性,有更广泛的应用领域。目前IGBT的电流和电压等级已达2500A/4500V,关断时间已缩短到lOns级,工作频率达50kHz,擎住现象得到改善,安全工作区( SOA)扩大。这些优越的性能使得IGBT成为大功率开关电源、逆变器等电力电子装置的理想功率器件。
    由N沟道功率MOSFET与电力(双极型)晶体管组合而成的IGBT结构,简化将图9-1 (a)所示的IGBT结构与功率MOSFET结构相对照,不难发现这两种器件的结构十分相似,不同之处在于IGBT比功率MOSFET多一层P+注入区,从而形成一个大面积的P+N结Jl,这祥就使得IGBT导通时可由P+注入区向N基区发射少数载流子(即空穴),对漂移区电导率进行调制,因而IGBT具有很强的电流控制能力。

          
    图9-1  IGBT昀结构、简化等效电路和电气图形符号
    (a)内部结构断面示意图;(b)简化等效电路;(c)电气图形符号
    介于P+注入区与N+漂移区之间的N+层称为缓冲区。有无缓冲区可以获得不同特性的IGBT。有N+缓冲区的IGBT称为非对称型(也称穿通型)IGBT。它具有正向压降小、关断时间短、关断时尾部电流小等优点,但反向阻断能力相对较弱。无N+缓冲区的IGBT称为对称型(也称非穿通型)IGBT。这种IGBT具有较强的正反向阻断能力,但其他特性却不及非对称型IGBT。目前以上两种结构的IGBT均有产品。在图9-1 (a)中,C为集电极,E为发射极,G为栅极(也称门极)。该器件的电路图形符号如图9-1 (c)所示,图中所示箭头表示IGBT中电流流动的方向(P沟道IGBT的箭头与其相反)。

    绝缘栅极双极晶体管(IGBT)是20世纪80年代发展EA2-5V起来的一种新型复合器件。IGBT综合了功率MOSFET和GTR的优点,具有良好的特性,有更广泛的应用领域。目前IGBT的电流和电压等级已达2500A/4500V,关断时间已缩短到lOns级,工作频率达50kHz,擎住现象得到改善,安全工作区( SOA)扩大。这些优越的性能使得IGBT成为大功率开关电源、逆变器等电力电子装置的理想功率器件。
    由N沟道功率MOSFET与电力(双极型)晶体管组合而成的IGBT结构,简化将图9-1 (a)所示的IGBT结构与功率MOSFET结构相对照,不难发现这两种器件的结构十分相似,不同之处在于IGBT比功率MOSFET多一层P+注入区,从而形成一个大面积的P+N结Jl,这祥就使得IGBT导通时可由P+注入区向N基区发射少数载流子(即空穴),对漂移区电导率进行调制,因而IGBT具有很强的电流控制能力。

          
    图9-1  IGBT昀结构、简化等效电路和电气图形符号
    (a)内部结构断面示意图;(b)简化等效电路;(c)电气图形符号
    介于P+注入区与N+漂移区之间的N+层称为缓冲区。有无缓冲区可以获得不同特性的IGBT。有N+缓冲区的IGBT称为非对称型(也称穿通型)IGBT。它具有正向压降小、关断时间短、关断时尾部电流小等优点,但反向阻断能力相对较弱。无N+缓冲区的IGBT称为对称型(也称非穿通型)IGBT。这种IGBT具有较强的正反向阻断能力,但其他特性却不及非对称型IGBT。目前以上两种结构的IGBT均有产品。在图9-1 (a)中,C为集电极,E为发射极,G为栅极(也称门极)。该器件的电路图形符号如图9-1 (c)所示,图中所示箭头表示IGBT中电流流动的方向(P沟道IGBT的箭头与其相反)。

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