IGBT的初步认识
1、IGBT基本认知：
绝缘栅双极晶体管，简称IGBT，是双极结型晶体管（BJT）和金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）的组合，一种用于开关相关应用的半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和三极管的低导通压降两个方面的优点。
2、特点:
IGBT综合了以上两种器件的优点:高输入阻抗，低导通压降;
电压控制，驱动功率小，开关速度快;
工作效率可达10~40KHz（比电力三极管高)﹔
饱和压降低（比MOSFET小得多，与电力三极管相当）﹔电压、电流容量较大，安全工作区域宽。
非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开头电源、照明电路、牵引传动等领域。
3、结构、符号
是以GTR为主导件，为MOSFET驱动件的复合结构，如图所示，IGBT的等效电路：
注释：GTR是三极的一种，巨型晶体管，巨型晶体管由于可工作在高电压、高电流下，也称电力晶体管。
符号：
4、工作原理
若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOSFET截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。（D:集电极、G：栅极、S：发射极）
-IGBT栅极与发射极之间的电压；
-IGBT集电极与发射极之间的电压；
-流过IGBT集电极-发射极的电流；
-IGBT的结温。
如果IGBT栅极与发射极之间的电压,即驱动电压过低,则IGBT不能稳定正常地工作,如果过高超过栅极一发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏;
同样,如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极一发射极之间的耐压,流过IGBT集电极一发射极的电流超过集电极一发射极允许的最大电流,IGBT的结温超过其结温的允许值,IGBT都可能会永久性损坏。
5、IGBT工作特性
1、IGBT的静态特性包括伏安特性、转移特性和静态开关特性.
(1)伏安特性(输出特性)：IC=f(UCE)。的伏安特性如下图a所示，与GTR的伏安特性基本相似，不同的是，控制参数是栅源电压，而不是基极电流.
(2)转移特性：IGBT的转移特性与MOS管的转移特性相同，IC=f(UGE)。
(3)静态开关特性:当栅源电压大于阈值电压时，IGBT即导通。特性如图c.
2、IGBT的动态特性
1、开通过程：
IGBT的开通过程与功率MOSFET的开通过程相类似，这是因为IBT在开通过程中大部分时间是作为功率MOSFET运行的。开通时间由4部分组成:一段是从外施栅极脉冲UGM由负到正跳变开始，到栅一射电压充电到UT的时间(t1-t0)的开通延迟时间TD.
另一段是集电极电流从零开始，上升到90%稳态值的时间(t2-t1)，称电流上升时间Tr。
在这两段时间内集-射极间电压UCE基本不变，t=t2以后，集-射极电压UCE开始下降，UCE的下降过程分为tvf1和tvf2两段。
下降时间tvf1是MOSFET单独工作时集-射极电压下降时间（t3-t2),
tvf2是功率MOSFET和PNP晶体管同时工作时集-射极电压下降时间〈t4-t3)，由于UCE下降时，IGBT中功率MOSFET的栅、漏电容增加，而且IGBT中的PNP晶体管由放大状态转入饱和状态要一个过程，因此tvf2段电压下降过程变缓。只有在tvf段结束时，IGBT才完全进入饱和.所以，总开通时间t=td+tr+tvf1+fvf2。
参数有
开通延时时间TD(ON)；
电流上升时间TR；
开通时间ton包括：
Tfv1 MOSFET单独工作时的电压下降过程；
Tfv2 MOSFET与晶体管同时工作时的电压下降过程；
2、关断过程：
给栅极施加反向脉冲电压-UGM，在此反向电压作用下，内部等效MOSFET输入电容放电，内部等效GTR仍然导通，t5~t6时间内，集电极电流、电压无明显变化，这段时间定义为存储时间ts。t6时刻后，MOSFET开始退出饱和，器件电压随之上升，PNP管集电极电流无明显变化。t7时刻UCE上升到接近UCM，t6~t7这段时间称电压上升时间tvr。之后，功率MOSFET退出饱和，GTR基极电流下降，集电极电流减小，从栅极电压+UGE的脉冲后沿下降到其幅值的90%的时刻起，到集电极电流下降至90% ICM止(约为t5~t7)，这段时间为关断延迟时间幻td(off)。此后，UGE继续衰减，到t8时刻，UGE下降到UT，MOSFET关断，PNP管基极电流为零，集电极电流下降到接近于零。集电极电流从90%ICMT降至10%ICM的这段时间为电流下降时间tif。由于晶体管内部存储电荷的消除还需要一定时间，因此t= t8以后还有一个尾部时间tt，这段时间内，由于集-射极电压已经建立，会产生较大的损耗。定义t5~t8这段时间为关断时间toff，即toff=td(I)+tif=ts+tvf+tif。IGBT内部由于双极型PNP晶体管的存在，带来了通流能力增大、器件耐压提高、器件通态压降降低等好处，但由于少子储存现象的出现，使得tGBT的开关速度比功率MOSFET的速度要低。参数有
关断延时时间TD(OFF)；电流上下降时间TR；
关断时间截止：
Tfi1 MOSFET关断过程中集成电路下降较快；
Tfi2 PNP晶体管在关断过程中IC下降较慢；
3、擎住效应
若Ic瞬间过大，即使撤掉Uge，IGBT也会像晶闸管一样导通，使G极失去了控制作用，这种效应就叫做擎住效应。
标签：10,MOSFET,元器件,晶体管,IGBT,电压,集电极,电流 From： https://www.cnblogs.com/CC-C/p/16902954.html