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IGBT結(jié)構(gòu)圖_IGBT用在哪里

h1654155282.3538 ? 來源:電巢 ? 作者:電巢 ? 2020-10-27 15:47 ? 次閱讀
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IGBT,電力電子CPU!小小功率半導(dǎo)體器件,卻在很多電力電子相關(guān)的領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用。近年來,IGBT發(fā)展迅猛,英飛凌以及日本廠商不斷針對各類應(yīng)用推出IGBT新品,國內(nèi)廠商也不甘落后,比如比亞迪,華為等也都加入了IGBT的戰(zhàn)場,競爭越來越激烈。

IGBT如何使用,難倒不少工程師。本文就從0開始,一文帶大家徹底讀懂IGBT!

IGBT是什么?

IGBT(絕緣柵雙極型晶體管),是由BJT(雙極結(jié)型晶體三極管) 和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型-電壓驅(qū)動式-功率半導(dǎo)體器件,具有自關(guān)斷的特征。簡單講,是一個非通即斷的開關(guān),用在電壓幾十到幾百伏上千伏量級、電流幾十到幾百安量級的強電上的。(相對而言,手機、電腦電路板上跑的電壓低,以傳輸信號為主,都屬于弱電。)

IGBT沒有放大電壓的功能,導(dǎo)通時可以看做導(dǎo)線,斷開時當做開路。IGBT融合了BJT和MOSFET的兩種器件的優(yōu)點,如驅(qū)動功率小和飽和壓降低等。再簡單點,可以認為IGBT就是一個晶體管,只不過是它的電壓電流超大而已。IGBT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及電路符號如下圖:

IGBT結(jié)構(gòu)圖

在電路中使用IGBT,我們就可以像控制三級管、MOS管一樣,可以通過控制IGBT的三極電壓大小,從而實現(xiàn)對IGBT三種狀態(tài)控制(導(dǎo)通/關(guān)斷/阻斷狀態(tài))。

當IGBT柵-射極加上加0或負電壓時,MOSFET內(nèi)溝道消失,IGBT呈關(guān)斷狀態(tài)。

當集-射極電壓UCE<0時,J3的PN結(jié)處于反偏,IGBT呈反向阻斷狀態(tài)。

當集-射極電壓UCE>0時,分兩種情況:情況1:若柵-射極電壓UGE<Uth,溝道不能形成,IGBT呈正向阻斷狀態(tài)。情況2:若柵-射極電壓UGE>Uth ,柵極溝道形成,IGBT呈導(dǎo)通狀態(tài)(正常工作)。此時,空穴從P+區(qū)注入到N基區(qū)進行電導(dǎo)調(diào)制,減少N基區(qū)電阻RN的值,使IGBT通態(tài)壓降降低。這時,有人會有疑問了,MOS管也是晶體管,也是有三極,也是可以作為開關(guān)來用,這兩個如何選擇呢?下面就從系統(tǒng)的電壓、電流、切換功率等因素作為考慮,總結(jié)出兩者的不同之處:

IGBT用在哪里?

在較大輸出功率的場合,比如工業(yè)領(lǐng)域中的變頻器、UPS電源、EPS電源,新能源發(fā)電領(lǐng)域中的風(fēng)能發(fā)電、太陽能發(fā)電,新能源汽車領(lǐng)域的充電樁、電動控制、車載空調(diào)里,隨處都可以看到IGBT的身影。

在新能源汽車中,IGBT約占電機驅(qū)動系統(tǒng)成本的一半,而電機驅(qū)動系統(tǒng)占整車成本的15-20%,也就是說IGBT占整車成本的7-10%,是除電池之外成本第二高的元件,也決定了整車的能源效率。

在這些應(yīng)用中,IGBT通常是以模塊的形式存在,由IGBT與FWD(續(xù)流二極管芯片)通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導(dǎo)體產(chǎn)品。使用模塊的優(yōu)點是IGBT已封裝好,安裝非常方便,并且外殼上具有散熱裝置,大功率工作時散熱快。

使用IGBT的注意事項

使用IGBT的時候,首先要關(guān)注原廠提供的數(shù)據(jù)、應(yīng)用手冊。在數(shù)據(jù)手冊中,尤其要關(guān)注的是IGBT重要參數(shù),如靜態(tài)參數(shù)、動態(tài)參數(shù)、短路參數(shù)、熱性能參數(shù)。這些參數(shù)會告知我們IGBT的絕對值,就是絕對不能超越的。設(shè)計完之后,在工作時 IGBT的參數(shù)也是同樣需要保證在合理數(shù)據(jù)范圍之內(nèi)。
責(zé)任編輯人:CC

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