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標簽 > IGBT

IGBT

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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(chǎng)效應管)組成的復合全控型電壓驅動(dòng)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(diǎn)。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅動(dòng)電流較大;MOSFET驅動(dòng)功率很小,開(kāi)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(diǎn),驅動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。

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IGBT簡(jiǎn)介

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(chǎng)效應管)組成的復合全控型電壓驅動(dòng)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(diǎn)。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅動(dòng)電流較大;MOSFET驅動(dòng)功率很小,開(kāi)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(diǎn),驅動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。

IGBT特性

靜態(tài)特性
三菱制大功率IGBT模塊
IGBT的靜態(tài)特性主要有伏安特性、轉移特性。
IGBT的伏安特性是指以柵源電壓Ugs為參變量時(shí),漏極電流與柵極電壓之間的關(guān)系曲線(xiàn)。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs的控制,Ugs越高,Id越大。它與GTR的輸出特性相似.也可分為飽和區1、放大區2和擊穿特性3部分。在截止狀態(tài)下的IGBT,正向電壓由J2結承擔,反向電壓由J1結承擔。如果無(wú)N+緩沖區,則正反向阻斷電壓可以做到同樣水平,加入N+緩沖區后,反向關(guān)斷電壓只能達到幾十伏水平,因此限制了IGBT的某些應用范圍。
IGBT的轉移特性是指輸出漏極電流Id與柵源電壓Ugs之間的關(guān)系曲線(xiàn)。它與MOSFET的轉移特性相同,當柵源電壓小于開(kāi)啟電壓Ugs(th)時(shí),IGBT處于關(guān)斷狀態(tài)。在IGBT導通后的大部分漏極電流范圍內,Id與Ugs呈線(xiàn)性關(guān)系。最高柵源電壓受最大漏極電流限制,其最佳值一般取為15V左右。
動(dòng)態(tài)特性
動(dòng)態(tài)特性又稱(chēng)開(kāi)關(guān)特性,IGBT的開(kāi)關(guān)特性分為兩大部分:一是開(kāi)關(guān)速度,主要指標是開(kāi)關(guān)過(guò)程中各部分時(shí)間;另一個(gè)是開(kāi)關(guān)過(guò)程中的損耗。
IGBT的開(kāi)關(guān)特性是指漏極電流與漏源電壓之間的關(guān)系。IGBT處于導通態(tài)時(shí),由于它的PNP晶體管為寬基區晶體管,所以其B值極低。盡管等效電路為達林頓結構,但流過(guò)MOSFET的電流成為IGBT總電流的主要部分。此時(shí),通態(tài)電壓Uds(on)可用下式表示::
Uds(on)=Uj1+Udr+IdRoh
式中Uj1——JI結的正向電壓,其值為0.7~1V;Udr——擴展電阻Rdr上的壓降;Roh——溝道電阻。
通態(tài)電流Ids可用下式表示:
Ids=(1+Bpnp)Imos
式中Imos——流過(guò)MOSFET的電流。
由于N+區存在電導調制效應,所以IGBT的通態(tài)壓降小,耐壓1000V的IGBT通態(tài)壓降為2~3V。IGBT處于斷態(tài)時(shí),只有很小的泄漏電流存在。
IGBT在開(kāi)通過(guò)程中,大部分時(shí)間是作為MOSFET來(lái)運行的,只是在漏源電壓Uds下降過(guò)程后期,PNP晶體管由放大區至飽和,又增加了一段延遲時(shí)間。td(on)為開(kāi)通延遲時(shí)間,tri為電流上升時(shí)間。實(shí)際應用中常給出的漏極電流開(kāi)通時(shí)間ton即為td(on)tri之和,漏源電壓的下降時(shí)間由tfe1和tfe2組成。
IGBT的觸發(fā)和關(guān)斷要求給其柵極和基極之間加上正向電壓和負向電壓,柵極電壓可由不同的驅動(dòng)電路產(chǎn)生。當選擇這些驅動(dòng)電路時(shí),必須基于以下的參數來(lái)進(jìn)行:器件關(guān)斷偏置的要求、柵極電荷的要求、耐固性要求和電源的情況。因為IGBT柵極-發(fā)射極阻抗大,故可使用MOSFET驅動(dòng)技術(shù)進(jìn)行觸發(fā),不過(guò)由于IGBT的輸入電容較MOSFET為大,故IGBT的關(guān)斷偏壓應該比許多MOSFET驅動(dòng)電路提供的偏壓更高。
IGBT在關(guān)斷過(guò)程中,漏極電流的波形變?yōu)閮啥?。因為MOSFET關(guān)斷后,PNP晶體管的存儲電荷難以迅速消除,造成漏極電流較長(cháng)的尾部時(shí)間,td(off)為關(guān)斷延遲時(shí)間,trv為電壓Uds(f)的上升時(shí)間。實(shí)際應用中常常給出的漏極電流的下降時(shí)間Tf由圖中的t(f1)和t(f2)兩段組成,而漏極電流的關(guān)斷時(shí)間
t(off)=td(off)+trv十t(f)
式中:td(off)與trv之和又稱(chēng)為存儲時(shí)間。
IGBT的開(kāi)關(guān)速度低于MOSFET,但明顯高于GTR。IGBT在關(guān)斷時(shí)不需要負柵壓來(lái)減少關(guān)斷時(shí)間,但關(guān)斷時(shí)間隨柵極和發(fā)射極并聯(lián)電阻的增加而增加。IGBT的開(kāi)啟電壓約3~4V,和MOSFET相當。IGBT導通時(shí)的飽和壓降比MOSFET低而和GTR接近,飽和壓降隨柵極電壓的增加而降低。

IGBT應用

作為電力電子重要大功率主流器件之一,IGBT已經(jīng)廣泛應用于家用電器、交通運輸、電力工程、可再生能源和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。在工業(yè)應用方面,如交通控制、功率變換、工業(yè)電機、不間斷電源、風(fēng)電與太陽(yáng)能設備,以及用于自動(dòng)控制的變頻器。在消費電子方面,IGBT用于家用電器、相機和手機。

IGBT百科

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(chǎng)效應管)組成的復合全控型電壓驅動(dòng)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(diǎn)。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅動(dòng)電流較大;MOSFET驅動(dòng)功率很小,開(kāi)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(diǎn),驅動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。
IGBT模塊是由IGBT(絕緣柵雙極型晶體管芯片)與FWD(續流二極管芯片)通過(guò)特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產(chǎn)品;封裝后的IGBT模塊直接應用于變頻器、UPS不間斷電源等設備上;
IGBT模塊具有節能、安裝維修方便、散熱穩定等特點(diǎn);當前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的多為此類(lèi)模塊化產(chǎn)品,一般所說(shuō)的IGBT也指IGBT模塊;隨著(zhù)節能環(huán)保等理念的推進(jìn),此類(lèi)產(chǎn)品在市場(chǎng)上將越來(lái)越多見(jiàn);
IGBT是能源變換與傳輸的核心器件,俗稱(chēng)電力電子裝置的“CPU”,作為國家戰略性新興產(chǎn)業(yè),在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動(dòng)汽車(chē)與新能源裝備等領(lǐng)域應用極廣。

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    步進(jìn)驅動(dòng)器
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    步進(jìn)驅動(dòng)器是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。當步進(jìn)驅動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號,它就驅動(dòng)步進(jìn)電機按設定的方向轉動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱(chēng)為“步距角”),它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的??梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數來(lái)控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機轉動(dòng)的速度和加速度,從而達到調速和定位的目的。
  • Nexperia
    Nexperia
    +關(guān)注
    Nexperia是大批量生產(chǎn)基本半導體的領(lǐng)先專(zhuān)家,這些半導體是世界上每個(gè)電子設計都需要的組件。該公司廣泛的產(chǎn)品組合包括二極管、雙極晶體管、ESD 保護器件、MOSFET、GaN FET 以及模擬和邏輯IC。
  • CD4046
    CD4046
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    cD4046是通用的CMOS鎖相環(huán)集成電路,其特點(diǎn)是電源電壓范圍寬(為3V-18V),輸入阻抗高(約100MΩ),動(dòng)態(tài)功耗小,在中心頻率f0為10kHz下功耗僅為600μW,屬微功耗器件。本章主要介紹內容有,CD4046的功能 cd4046鎖相環(huán)電路,CD4046無(wú)線(xiàn)發(fā)射,cd4046運用,cd4046鎖相環(huán)電路圖。
  • COMSOL
    COMSOL
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    COMSOL集團是全球多物理場(chǎng)建模解決方案的提倡者與領(lǐng)導者。憑借創(chuàng )新的團隊、協(xié)作的文化、前沿的技術(shù)、出色的產(chǎn)品,這家高科技工程軟件公司正飛速發(fā)展,并有望成為行業(yè)領(lǐng)袖。其旗艦產(chǎn)品COMSOL Multiphysics 使工程師和科學(xué)家們可以通過(guò)模擬,賦予設計理念以生命。
  • 加速度傳感器
    加速度傳感器
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    加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器。通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調電路等部分組成。
  • 聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
    聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
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  • 服務(wù)機器人
    服務(wù)機器人
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    服務(wù)機器人是機器人家族中的一個(gè)年輕成員,到目前為止尚沒(méi)有一個(gè)嚴格的定義。不同國家對服務(wù)機器人的認識不同。
  • 四軸飛行器
    四軸飛行器
    +關(guān)注
    四軸飛行器,又稱(chēng)四旋翼飛行器、四旋翼直升機,簡(jiǎn)稱(chēng)四軸、四旋翼。這四軸飛行器(Quadrotor)是一種多旋翼飛行器。四軸飛行器的四個(gè)螺旋槳都是電機直連的簡(jiǎn)單機構,十字形的布局允許飛行器通過(guò)改變電機轉速獲得旋轉機身的力,從而調整自身姿態(tài)。具體的技術(shù)細節在“基本運動(dòng)原理”中講述。
  • 基站測試
    基站測試
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    802.11ac與11基站測試(base station tests) 在基站設備安裝完畢后,對基站設備電氣性能所進(jìn)行的測量。n的區別,802.11n無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡驅動(dòng),802.11n怎么安裝。
  • TMS320F28335
    TMS320F28335
    +關(guān)注
    TMS320F28335是一款TI高性能TMS320C28x系列32位浮點(diǎn)DSP處理器
  • 靜電防護
    靜電防護
    +關(guān)注
    為防止靜電積累所引起的人身電擊、火災和爆炸、電子器件失效和損壞,以及對生產(chǎn)的不良影響而采取的防范措施。其防范原則主要是抑制靜電的產(chǎn)生,加速靜電泄漏,進(jìn)行靜電中和等。
  • OBD
    OBD
    +關(guān)注
    OBD是英文On-Board Diagnostic的縮寫(xiě),中文翻譯為“車(chē)載診斷系統”。這個(gè)系統隨時(shí)監控發(fā)動(dòng)機的運行狀況和尾氣后處理系統的工作狀態(tài),一旦發(fā)現有可能引起排放超標的情況,會(huì )馬上發(fā)出警示。
  • 頻率轉換器
    頻率轉換器
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編輯推薦廠(chǎng)商產(chǎn)品技術(shù)軟件/工具OS/語(yǔ)言教程專(zhuān)題

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德州儀器 Vishay Micron Skyworks AMS TAIYOYUDEN 納芯微 HARTING
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MPS 億光 Exar 菲尼克斯 CUI WIZnet Molex Yageo
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時(shí)鐘 時(shí)鐘振蕩器 時(shí)鐘發(fā)生器 時(shí)鐘緩沖器 定時(shí)器 寄存器 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 PWM 調制器
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線(xiàn)性穩壓器 LDO 開(kāi)關(guān)穩壓器 DC/DC 降壓轉換器 電源模塊 MOSFET IGBT
振蕩器 諧振器 濾波器 電容器 電感器 電阻器 二極管 晶體管
變送器 傳感器 解析器 編碼器 陀螺儀 加速計 溫度傳感器 壓力傳感器
電機驅動(dòng)器 步進(jìn)驅動(dòng)器 TWS BLDC 無(wú)刷直流驅動(dòng)器 濕度傳感器 光學(xué)傳感器 圖像傳感器
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