igbt基本性能 IGBT参数和原理

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晶体管（GTR） 优点：通流能力强；缺点：开关速度慢，驱动功率大，驱动电路复杂。

电力MOSFET 优点：电压驱动型，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，驱动电路功率小，电路简单。缺点：通流能力不如GTR。

将上述二者取长补短，就形成了IGBT（Insulated-gate Bipolar Transistor）。IGBT也是三端器件，栅极G,集电极C和发射集E。

1. IGBT结构和基本原理：

基本结构是用电力MOSFET压控器件去控制能过大电流的三极管GTR.本质是用达林顿结构，将双极型晶体管和电力MOSFET组合。RN为晶体管基区的调制电阻。IGBT的驱动原理和电力MOSFET控制基本相同，是压控器件。IGBT的开通和关断是由栅极和发射极间的电压UGE决定。

2. IGBT开通过程：

当UGE为正，且大于开启电压UGE时，MOSFET内形成沟道，并为晶体管提供基极电流进而使IGBT导通，通过电导调制效应，使电阻RN减小，这样高耐压的IGBT导通。

3. IGBT关断过程：

当栅极与发射极间施加反向电压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，IGBT关断。

4. IGBT基本特性：

（1） 静态特性

转移特性：输入UGE与输出IC之间的关系。IC随栅极电压UGS的增加而增加。

输出特性（伏安特性）：以栅极到射极电压为参考时，集电极电流IC与集电极和发射极UCE之间的关系。

IGBT的输出特性也分为三个区域，正向阻断区（对应GTR的截止区），有源区（对应GTR的放大区）和饱和区（对应GTR的饱和区）。

（2） 动态特性

IGBT的开通时间和电力MOSFET类似，也是随着施加电压大于UGE对Cin充电，然后有一个开通的延迟时间td（on）。

IGBT的开通时间为ton

IGBT的关断时间和电力MOSFET类似，也伴随Cin放电，然后有一个关断的延迟时间td（off）。

IGBT的开通时间为toff

开通过程示意图：

5. IGBT主要参数：

（1） 最大集射极间电压Uces 由器件内部晶体管所能承受的击穿电压所确定。

（2） 最大集电极电流包括额定直流电流Ic和1ms脉宽最大带电流Icp。

（3） 最大集电极功耗Pcm 在正常工作温度下允许的最大耗散功率

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