IGBTʵÎïͼ+µç··ûºÅͼ
Äã¿ÉÒÔ°Ñ IGBT ¿´×÷ BJT ºÍ MOS ¹ÜµÄÈÚºÏÌ壬IGBT¾ßÓÐ BJT µÄÊäÈëÌØÐÔºÍ MOS ¹ÜµÄÊä³öÌØÐÔ¡£
Óë BJT »ò MOS¹ÜÏà±È£¬¾øԵդ˫¼«Ð;§Ìå¹Ü IGBT µÄÓÅÊÆÔÚÓÚËüÌṩÁ˱ȱê׼˫¼«Ð;§Ìå¹Ü¸ü´óµÄ¹¦ÂÊÔöÒ棬ÒÔ¼°¸ü¸ßµÄ¹¤×÷µçѹºÍ¸üµÍµÄ MOS ¹ÜÊäÈëËðºÄ¡£
IGBTµÄµç··ûºÅÓëµÈЧµç·ͼ
IGBTµÄÄÚ²¿½á¹¹Í¼
ÈçÉÏͼËùʾ£¬×î¿¿½ü¼¯µç¼«ÇøµÄ²ãÊÇ (p+) ³Äµ×£¬¼´×¢ÈëÇø£»ÔÚËüÉÏÃæÊÇ N ƯÒÆÇøÓò£¬°üÀ¨ N ²ã¡£×¢ÈëÇø½«´ó²¿·ÖÔØÁ÷×Ó£¨¿ÕѨµçÁ÷£©´Ó (p+) ×¢Èë N- ²ã¡£
ƯÒÆÇøµÄºñ¶È¾ö¶¨ÁË IGBT µÄµçѹ×è¶ÏÄÜÁ¦¡£
ƯÒÆÇøÓòµÄÉÏÃæÊÇÖ÷ÌåÇøÓò£¬ËüÓÉ (p) »ù°å×é³É£¬¿¿½ü·¢É伫£¬ÔÚÖ÷ÌåÇøÓòÄÚ²¿£¬ÓÐ (n+) ²ã¡£
×¢ÈëÇøÓòºÍ N ƯÒÆÇøÓòÖ®¼äµÄÁ¬½ÓµãÊÇ J2¡£ÀàËƵأ¬N-ÇøÓò ºÍ Ö÷ÌåÇøÓòÖ®¼äµÄ½áµãÊǽáµã J1¡£
×¢Ò⣺IGBT µÄ½á¹¹ÔÚÍØÆËÉÏÀàËÆÓÚ“MOS”Õ¤¼«µÄ¾§Õ¢¹Ü¡£µ«ÊÇ£¬¾§Õ¢¹Ü¶¯×÷ºÍ¹¦ÄÜÊÇ¿ÉÒÖÖƵģ¬ÕâÒâζ×ÅÔÚ IGBT µÄÕû¸öÆ÷¼þ¹¤×÷·¶Î§ÄÚÖ»ÔÊÐí¾§Ìå¹Ü¶¯×÷¡£
IGBT ±È¾§Õ¢¹Ü¸ü¿ÉÈ¡£¬ÒòΪ¾§Õ¢¹ÜµÈ´ý¹ýÁãµÄ¿ìËÙÇл»¡£
Èç¹ûÕýÊäÈëµçѹͨ¹ýÕ¤¼«£¬·¢É伫±£³ÖÇý¶¯µç·¿ªÆô¡£ÁíÒ»·½Ã棬Èç¹û IGBT µÄÕ¤¼«¶ËµçѹΪÁã»òÂÔΪ¸º£¬Ôò»á¹Ø±Õµç·ӦÓá£
ÓÉÓÚ IGBT ¼È¿ÉÓÃ×÷ BJT ÓÖ¿ÉÓÃ×÷ MOS¹Ü£¬Òò´ËËüʵÏֵķŴóÁ¿ÊÇÆäÊä³öÐźźͿØÖÆÊäÈëÐźÅÖ®¼äµÄ±ÈÂÊ¡£
¶ÔÓÚ´«Í³µÄ BJT£¬ÔöÒæÁ¿ÓëÊä³öµçÁ÷ÓëÊäÈëµçÁ÷µÄ±ÈÂÊ´óÖÂÏàͬ£¬ÎÒÃǽ«Æä³ÆΪ Beta ²¢±íʾΪ β¡£
ÁíÒ»·½Ã棬¶ÔÓÚ MOS¹Ü£¬Ã»ÓÐÊäÈëµçÁ÷£¬ÒòΪդ¼«¶Ë×ÓÊÇÖ÷ͨµÀ³ÐÔصçÁ÷µÄ¸ôÀë¡£ÎÒÃÇͨ¹ý½«Êä³öµçÁ÷±ä»¯³ýÒÔÊäÈëµçѹ±ä»¯À´È·¶¨ IGBT µÄÔöÒæ¡£
IGBT ½á¹¹Í¼
ÈçÏÂͼËùʾ£¬µ±¼¯µç¼«Ïà¶ÔÓÚ·¢É伫´¦ÓÚÕýµçλʱ£¬N ¹µµÀ IGBT µ¼Í¨£¬¶øÕ¤¼«Ïà¶ÔÓÚ·¢É伫Ҳ´¦ÓÚ×ã¹»µÄÕýµçλ (>V GET )¡£ÕâÖÖÇé¿öµ¼ÖÂÔÚÕ¤¼«ÕýÏ·½Ðγɷ´ÐͲ㣬´Ó¶øÐγɹµµÀ£¬²¢ÇÒµçÁ÷¿ªÊ¼´Ó¼¯µç¼«Á÷Ïò·¢É伫¡£
IGBT Öеļ¯µç¼«µçÁ÷ Ic ÓÉÁ½¸ö·ÖÁ¿ IeºÍ Ih ×é³É¡£Ie ÊÇÓÉÓÚ×¢ÈëµÄµç×Óͨ¹ý×¢Èë²ã¡¢Æ¯ÒƲãºÍ×îÖÕÐγɵŵµÀ´Ó¼¯µç¼«Á÷Ïò·¢É伫µÄµçÁ÷¡£Ih ÊÇͨ¹ý Q1 ºÍÌåµç×è Rb´Ó¼¯µç¼«Á÷Ïò·¢É伫µÄ¿ÕѨµçÁ÷¡£Òò´Ë
¾¡¹Ü Ih¼¸ºõ¿ÉÒÔºöÂÔ²»¼Æ£¬Òò´Ë Ic ≈ Ie¡£
ÔÚ IGBT Öй۲쵽һÖÖÌØÊâÏÖÏ󣬳ÆΪ IGBT µÄãÅËø¡£Õâ·¢ÉúÔÚ¼¯µç¼«µçÁ÷³¬¹ýij¸öãÐÖµ£¨ICE£©¡£ÔÚÕâÖÖÇé¿öÏ£¬¼ÄÉú¾§Õ¢¹Ü±»Ëø¶¨£¬Õ¤¼«¶Ë×Óʧȥ¶Ô¼¯µç¼«µçÁ÷µÄ¿ØÖÆ£¬¼´Ê¹Õ¤¼«µçλ½µµÍµ½ VGETÒÔÏ£¬IGBT Ò²ÎÞ·¨¹Ø±Õ¡£
ÏÖÔÚÒª¹Ø¶Ï IGBT£¬ÎÒÃÇÐèÒªµäÐ͵Ļ»Á÷µç·£¬ÀýÈ羧բ¹ÜÇ¿ÖÆ»»Á÷µÄÇé¿ö¡£Èç¹û²»¾¡¿ì¹Ø±ÕÉ豸£¬¿ÉÄÜ»áËð»µÉ豸¡£
¼¯µç¼«µçÁ÷¹«Ê½
ÏÂͼºÜºÃµØ½âÊÍIGBTµÄ¹¤×÷ÔÀí£¬ÃèÊöÁË IGBT µÄÕû¸öÆ÷¼þ¹¤×÷·¶Î§¡£
IGBTµÄ¹¤×÷ÔÀíͼ
IGBT ½öÔÚÕ¤¼«¶Ë×ÓÉÏÓеçѹ¹©Ó¦Ê±¹¤×÷£¬ËüÊÇÕ¤¼«µçѹ£¬¼´ VG¡£
ÈçÉÏͼËùʾ£¬Ò»µ©´æÔÚÕ¤¼«µçѹ ( VG ) £¬Õ¤¼«µçÁ÷ ( IG ) ¾Í»áÔö¼Ó£¬È»ºóËü»áÔö¼ÓÕ¤¼«-·¢É伫µçѹ ( VGE )¡£
Òò´Ë£¬Õ¤¼«-·¢É伫µçѹÔö¼ÓÁ˼¯µç¼«µçÁ÷ ( IC )¡£Òò´Ë£¬¼¯µç¼«µçÁ÷ ( IC ) ½µµÍÁ˼¯µç¼«µ½·¢É伫µçѹ ( VCE )¡£
×¢Ò⣺IGBT ¾ßÓÐÀàËÆÓÚ¶þ¼«¹ÜµÄµçѹ½µ£¬Í¨³£Îª 2V Á¿¼¶£¬½öËæ×ŵçÁ÷µÄ¶ÔÊýÔö¼Ó¡£
IGBT ʹÓÃÐøÁ÷¶þ¼«¹Ü´«µ¼·´ÏòµçÁ÷£¬ÐøÁ÷¶þ¼«¹Ü·ÅÖÃÔÚ IGBT µÄ¼¯µç¼«-·¢É伫¶Ë×ÓÉÏ¡£
IGBT µÄ½üËƵÈЧµç·
×Ðϸ¼ì²é IGBT µÄ»ù±¾½á¹¹£¬¿ÉÒԵóöÕâ¸öµÈЧµç·£¬»ù±¾½á¹¹ÈçÏÂͼËùʾ¡£
µÈЧµç·ͼµÄ»ù±¾½á¹¹
´©Í¨ IGBT¡¢PT-IGBT£º´©Í¨ IGBT¡¢PT-IGBT ÔÚ·¢É伫½Ó´¥´¦¾ßÓÐ N+ Çø¡£
¹Û²ìÉÏÃæÏÔʾ IGBT µÄ»ù±¾½á¹¹£¬¿ÉÒÔ¿´µ½µ½´Ó¼¯µç¼«µ½·¢É伫´æÔÚÁíÒ»Ìõ·¾¶£¬ÕâÌõ·¾¶ÊǼ¯µç¼«¡¢p+¡¢n- ¡¢ p£¨n ͨµÀ£©¡¢n+ ºÍ·¢É伫¡£
Òò´Ë£¬ÔÚ IGBT ½á¹¹ÖдæÔÚÁíÒ»¸ö¾§Ìå¹Ü Q2×÷Ϊ n – pn+£¬Òò´Ë£¬ÎÒÃÇÐèÒªÔÚ½üËƵÈЧµç·ÖмÓÈëÕâ¸ö¾§Ìå¹Ü Q2ÒÔ»ñµÃ¾«È·µÄµÈЧµç·¡£
IGBT µÄ¾«È·µÈЧµç·ÈçÏÂËùʾ£º
IGBTµÄ¾«È·µÈЧµç·ͼ
¸Ãµç·ÖÐµÄ Rby ÊÇ p Çø¶Ô¿ÕѨµçÁ÷µÄÁ÷¶¯ÌṩµÄµç×è¡£
ÖÚËùÖÜÖª£¬IGBTÊÇ MOS ¹ÜµÄÊäÈëºÍ BJT µÄÊä³öµÄ×éºÏ£¬Ëü¾ßÓÐÓëN¹µµÀMOS¹ÜºÍ´ïÁÖ¶ÙÅäÖõÄPNP BJTµÈЧµÄ½á¹¹£¬Òò´ËÒ²¿ÉÒÔ¼ÓÈëƯÒÆÇøµÄµç×è¡£
IGBTµÄ¾²Ì¬ÌØÐÔͼ
µ± IGBT ´¦ÓڹرÕģʽʱ£¨VCEΪÕýÇÒ VGE < VGET£©£¬·´Ïòµçѹ±» J 2 ×è¶Ï£¬µ±Ëü±»·´ÏòÆ«ÖÃʱ£¬¼´ VCEΪ¸º£¬J 1 ×è¶Ïµçѹ¡£
IGBTµÄµäÐÍ¿ª¹Øµç·ͼ
ÏÂͼÏÔʾÁËIGBT µÄµäÐÍ¿ª¹ØÌØÐÔ¡£
IGBT µÄµäÐÍ¿ª¹ØÌØÐÔ
µ¼Í¨Ê±¼ä£¨ t on£©£ºÍ¨³£ÓÉÑÓ³Ùʱ¼ä (t dn ) ºÍÉÏÉýʱ¼ä (t r ) Á½²¿·Ö×é³É¡£
ÑÓ³Ùʱ¼ä £¨t dn )£º¶¨ÒåΪ¼¯µç¼«µçÁ÷´Ó©µçÁ÷ ICEÉÏÉýµ½ 0.1 IC£¨×îÖÕ¼¯µç¼«µçÁ÷£©ºÍ¼¯µç¼«·¢É伫µçѹ´Ó VCEϽµµ½ 0.9VCEµÄʱ¼ä¡£
ÉÏÉýʱ¼ä £¨t r )£º¶¨ÒåΪ¼¯µç¼«µçÁ÷´Ó 0.1 ICÉÏÉýµ½ ICÒÔ¼°¼¯µç¼«-·¢É伫µçѹ´Ó 0.9V CEϽµµ½ 0.1 VCEµÄʱ¼ä¡£
¹Ø¶Ïʱ¼ä£¨ t off£©:ÓÉÈý¸ö²¿·Ö×é³É£¬ÑÓ³Ùʱ¼ä (t df )¡¢³õʼϽµÊ±¼ä (t f1 ) ºÍ×îÖÕϽµÊ±¼ä (t f2 )¡£
ÑÓ³Ùʱ¼ä £¨t df )£º¶¨ÒåΪ¼¯µç¼«µçÁ÷´Ó I CϽµµ½ 0.9 I C²¢ÇÒ V CE¿ªÊ¼ÉÏÉýµÄʱ¼ä¡£
³õʼϽµÊ±¼ä £¨t f1 )£º¼¯µç¼«µçÁ÷´Ó 0.9 I CϽµµ½ 0.2 I C²¢ÇÒ¼¯µç¼«·¢É伫µçѹÉÏÉýµ½ 0.1 V CEµÄʱ¼ä¡£
×îÖÕϽµÊ±¼ä £¨t f2 )£º¶¨ÒåΪ¼¯µç¼«µçÁ÷´Ó 0.2 I CϽµµ½ 0.1 I C²¢ÇÒ 0.1V CEÉÏÉýµ½×îÖÕÖµ V CEµÄʱ¼ä¡£
¹Ø¶Ïʱ¼ä¹«Ê½
µ¼Í¨Ê±¼ä¹«Ê½
µ±Ê©¼Óµ½Õ¤¼«Òý½ÅµÄµçѹ³¬¹ýãÐÖµµçѹʱ£¬IGBT ¿ªÊ¼µ¼Í¨£¬¼¯µç¼«µçÁ÷ I G¿ªÊ¼ÔÚ¼¯µç¼«ºÍ·¢É伫¶Ë×ÓÖ®¼äÁ÷¶¯¡£¼¯µç¼«µçÁ÷Ïà¶ÔÓÚÕ¤¼«µçѹÔö¼Ó£¬ÈçÏÂͼËùʾ¡£
IGBTµÄÊäÈëÌØÐÔͼ
IGBT µÄÊä³öÌØÐÔͼ
IGBT µÄÊä³öÌØÐÔ·ÖΪÈý¸ö½×¶Î£º
µÚÒ»½×¶Î£ºµ±Õ¤¼«µçѹ VGE ΪÁãʱ£¬IGBT ´¦ÓڹضÏ״̬£¬Õâ³ÆΪ½ØÖ¹Çø¡£
µÚ¶þ½×¶Î£ºµ± VGE Ôö¼Óʱ£¬Èç¹ûËüСÓÚãÐÖµµçѹ£¬ÄÇô»áÓкÜСµÄ©µçÁ÷Á÷¹ý IGBT £¬µ«I GBT ÈÔÈ»´¦ÓÚ½ØÖ¹Çø¡£
µÚÈý½×¶Î£ºµ± VGEÔö¼Óµ½³¬¹ýãÐÖµµçѹʱ£¬IGBT ½øÈëÓÐÔ´Çø£¬µçÁ÷¿ªÊ¼Á÷¹ý IGBT ¡£ÈçÉÏͼËùʾ£¬µçÁ÷½«Ëæ×ŵçѹ VGEµÄÔö¼Ó¶øÔö¼Ó¡£
¾ßÓиü¸ßµÄµçѹºÍµçÁ÷´¦ÀíÄÜÁ¦¡£
¾ßÓзdz£¸ßµÄÊäÈë×迹¡£
¿ÉÒÔʹÓ÷dz£µÍµÄµçѹÇл»·Ç³£¸ßµÄµçÁ÷¡£
µçѹ¿ØÖÆ×°Ö㬼´ËüûÓÐÊäÈëµçÁ÷ºÍµÍÊäÈëËðºÄ¡£
Õ¤¼«Çý¶¯µç·¼òµ¥ÇÒ±ãÒË£¬½µµÍÁËÕ¤¼«Çý¶¯µÄÒªÇó
ͨ¹ýÊ©¼ÓÕýµçѹ¿ÉÒÔºÜÈÝÒ׵شò¿ªËü£¬Í¨¹ýÊ©¼ÓÁãµçѹ»ò¸ºµçѹ¿ÉÒÔºÜÈÝÒ׵عرÕËü¡£
¾ßÓзdz£µÍµÄµ¼Í¨µç×è¡£
¾ßÓиߵçÁ÷Ãܶȣ¬Ê¹ÆäÄܹ»¾ßÓиüСµÄоƬ³ß´ç¡£
¾ßÓÐ±È BJT ºÍ MOS ¹Ü¸ü¸ßµÄ¹¦ÂÊÔöÒæ¡£
¾ßÓÐ±È BJT ¸ü¸ßµÄ¿ª¹ØËٶȡ£
¿ÉÒÔʹÓõͿØÖƵçѹÇл»¸ßµçÁ÷µçƽ¡£
ÓÉÓÚË«¼«ÐÔÖÊ£¬ÔöÇ¿ÁË´«µ¼ÐÔ¡£
¸ü°²È«
2¡¢È±µã
¿ª¹ØËٶȵÍÓÚ MOS¹Ü¡£
µ¥ÏòµÄ£¬ÔÚûÓи½¼Óµç·µÄÇé¿öÏÂÎÞ·¨´¦ÀíAC²¨ÐΡ£
²»ÄÜ×èµ²¸ü¸ßµÄ·´Ïòµçѹ¡£
±È BJT ºÍ MOS¹Ü ¸ü°º¹ó¡£
ÀàËÆÓÚ¾§Õ¢¹ÜµÄ PNPN ½á¹¹£¬Ëü´æÔÚËø´æÎÊÌâ¡£
Óë PMOS ¹Ü Ïà±È£¬¹Ø¶Ïʱ¼ä³¤¡£
ÀàËÆÓÚ¾§Õ¢¹ÜµÄ PNPN ½á¹¹£¬Ëü´æÔÚËø´æÎÊÌâ¡£
Óë PMOS ¹Ü Ïà±È£¬¹Ø¶Ïʱ¼ä³¤¡£