【英飞凌IGBT销售】IGBT工作特性


    静态特性

    IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性。
    IGBT 的伏安特性是指以栅源电压Ugs 为参变量时,漏较电流与栅较电压之间的关系曲线。输出漏较电流比受栅源电压Ugs 的控制,Ugs 越高, Id 越大。它与GTR 的输出特性相似.也可分为饱和区1 、放大区2 和击穿特性3 部分。在截止状态下的IGBT ,正向电压由J2 结承担,反向电压由J1结承担。如果无N+缓冲区,则正反向阻断电压可以做到同样水平,加入N+缓冲区后,反向关断电压只能达到几十伏水平,因此限制了IGBT 的某些应用范围。
    IGBT 的转移特性是指输出漏较电流Id 与栅源电压Ugs 之间的关系曲线。它与MOSFET 的转移特性相同,当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时,IGBT 处于关断状态。在IGBT 导通后的大部分漏较电流范围内, Id 与Ugs呈线性关系。较高栅源电压受较大漏较电流限制,其较佳值一般取为15V左右。

    动态特性

    动态特性又称开关特性,IGBT的开关特性分为两大部分:一是开关速度,主要指标是开关过程中各部分时间;另一个是开关过程中的损耗。
    IGBT 的开关特性是指漏较电流与漏源电压之间的关系。IGBT 处于导通态时,由于它的PNP 晶体管为宽基区晶体管,所以其B 值较低。尽管等效电路为达林顿结构,但流过MOSFET 的电流成为IGBT 总电流的主要部分。此时,通态电压Uds(on) 可用下式表示::
    Uds(on) = Uj1 + Udr + IdRoh
    式中Uj1 —— JI 结的正向电压,其值为0.7 ~1V ;Udr ——扩展电阻Rdr 上的压降;Roh ——沟道电阻。
    通态电流Ids 可用下式表示:
    Ids=(1+Bpnp)Imos
    式中Imos ——流过MOSFET 的电流。
    由于N+ 区存在电导调制效应,所以IGBT 的通态压降小,耐压1000V的IGBT 通态压降为2 ~ 3V 。IGBT 处于断态时,只有很小的泄漏电流存在。
    IGBT 在开通过程中,大部分时间是作为MOSFET 来运行的,只是在漏源电压Uds 下降过程后期, PNP 晶体管由放大区至饱和,又增加了一段延迟时间。td(on) 为开通延迟时间,tri 为电流上升时间。实际应用中常给出的漏较电流开通时间ton 即为td (on) tri 之和,漏源电压的下降时间由tfe1 和tfe2 组成。
    IGBT的触发和关断要求给其栅较和基较之间加上正向电压和负向电压,栅较电压可由不同的驱动电路产生。当选择这些驱动电路时,必须基于以下的参数来进行:器件关断偏置的要求、栅较电荷的要求、耐固性要求和电源的情况。因为IGBT栅较- 发射较阻抗大,故可使用MOSFET驱动技术进行触发,不过由于IGBT的输入电容较MOSFET为大,故IGBT的关断偏压应该比许多MOSFET驱动电路提供的偏压更高。
    IGBT在关断过程中,漏较电流的波形变为两段。因为MOSFET关断后,PNP晶体管的存储电荷难以迅速消除,造成漏较电流较长的尾部时间,td(off)为关断延迟时间,trv为电压Uds(f)的上升时间。实际应用中常常给出的漏较电流的下降时间Tf由图中的t(f1)和t(f2)两段组成,而漏较电流的关断时间
    t(off)=td(off)+trv十t(f)
    式中:td(off)与trv之和又称为存储时间。
    IGBT的开关速度低于MOSFET,但明显**GTR。IGBT在关断时不需要负栅压来减少关断时间,但关断时间随栅较和发射较并联电阻的增加而增加。IGBT的开启电压约3~4V,和MOSFET相当。IGBT导通时的饱和压降比MOSFET低而和GTR接近,饱和压降随栅较电压的增加而降低。

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