IGBT的工作原理和极性判断

分享到:

IGBT又称绝缘栅双极型晶体管,是由双极型三极管(BJT)和绝缘栅型场效应管(MOS)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。其输入极为MOSFET,输出极为PNP晶体管。因此,可以把其看作是MOS输入的达林顿管。

它融合了MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点,具备易于驱动、峰值电流容量大、自关断、开关频率高(10-40kHz)等特点,已逐步取代晶闸管和门极可关断晶闸管(GTO),是目前发展最为迅速的新一代电力电子器件。广泛应用于小体积、高效率的变频电源、电机调速、 UPS 及逆变焊机当中。

IGBT的工作原理

IGBT由栅极G、发射极E和集电极C三个极控制。

如图1,IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP晶体管提供基极电流,使IGBT导通。反之,加反向门极电压消除沟道,切断基极电流,使IGBT关断。

由图2可知,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。

1
图1 IGBT结构图


2
图2 IGBT电气符号(左)与等效的电路图(右)

如果IGBT栅极与发射极之间的电压,即驱动电压过低则IGBT不能稳定的工作;如果过高甚至超过栅极—发射极之间的耐压,则IGBT可能会永久损坏。

同样,如果IGBT集电极与发射极之间的电压超过允许值,则流过IGBT的电流会超限,导致IGBT的结温超过允许值,此时IGBT也有可能会永久损坏。

IGBT极性判断

对IGBT进行检测时,应选用指针式万用表。首先将万用表拨到R×1kΩ档,用万用表测量各极之间的阻值。若某一极与其它两极阻值为无穷大,调换表笔后该极与其它两极的阻值仍为无穷大,则此极为栅极G。再用万用表测量其余两极之间的阻值,若测得阻值为无穷大,调换表笔后阻值较小,当测量阻值较小时,红表笔接触的为集电极C,黑表笔接触的为发射极E。

3
图3 IGBT实物图


IGBT好坏的判断

判断IGBT好坏时必须选用指针式万用表(电子式万用表内部电池电压太低),也可以使用9V电池代替。首先将万用表拨到R×10kΩ档(R×1kΩ档时,内部电压过低,不足以使IGBT导通),用黑表笔接IGBT的集电极C,红表笔接IGBT的发射极E,此时万用表的指针在零位。

用手指同时触及一下栅极G和集电极C,这时IGBT被触发导通,万用表的指针明显摆动并指向阻值较小的方向并能维持在某一位置。然后再用手指同时触及一下栅极G和发射极E,这时IGBT被阻断,万用表的指针回零。在检测中以上现象均符合,可以判定IGBT是好的,否则该IGBT存在问题。

继续阅读
用基本的物理原理理解IGBT——并联均流不简单

IGBT与FRD、晶闸管等无元胞器件相比,天生就是并联的。模块封装中更是需要多芯片并联。正是因为并联,才使得IGBT器件的功率容量得以扩展。可以说,没有并联,就不是IGBT。 但是这里面就牵扯到并联均流问题。

解析如何清除IGBT寄生米勒效应电容问题

米勒效应所产生的电容和峰值问题在日常工作中,属于一种比较常见的情况。在IGBT模块操作中,如果没有及时处理米勒电容问题,很容造成IGBT损坏。那么,寄生米勒电容有哪些危害?工程师应该如何快速的清除IGBT寄生米勒电容问题呢?就让我们通过下文进行详细的分析和介绍。

IGBT 的工作原理是什么?

IGBT 的等效电路如图1 所示。由图1 可知,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。

工业电机驱动中的IGBT过流和短路保护问题

工业电机驱动的整个市场趋势是对更高效率以及可靠性和稳定性的要求不断提高。功率半导体器件制造商不断在导通损耗和开关时间上寻求突破。有关增加绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)导通损耗的一些权衡取舍是:更高的短路电流电平、更小的芯片尺寸,以及更低的热容量和短路耐受时间。这凸显了栅极驱动器电路以及过流检测和保护功能的重要性。本文讨论现代工业电机驱动中成功可靠地实现短路保护的问题。

新能源汽车的“最强大脑”IGBT“究竟有什么用?

目前,新能源汽车越来越普遍,对比常规汽车的三大件,新能源汽车也有电池、电控、电机这三大件,可新能源汽车只看这三大件还不行,还必须考虑一个不常听说的关键部件IGBT,它号称新能源汽车的“最强大脑”。下面我们就来看看这个最强大脑有哪些作用?