由于IGBT模塊為MOSFET結構,IGBT的柵通過一層氧化膜與發(fā)射實現電隔離。由于此氧化膜很薄,其擊穿電壓一般達到20~30V。因此因靜電而導致柵擊穿是IGBT失效的常見原因之一。
IGBT模塊由于具有多種優(yōu)良的特性,使它得到了快速的發(fā)展和普及,已應用到電力電子的各方各面。因此熟悉IGBT模塊性能,了解選擇及使用時的注意事項對實際中的應用是十分必要的。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙型晶體管,是由BJT(雙型三管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅動電流較大;MOSFET驅動功率很小,開關速度快,但導通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點,驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。 IGBT模塊是由IGBT(絕緣柵雙型晶體管芯片)與FWD(續(xù)流二管芯片)通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產品;封裝后的IGBT模塊直接應用于變頻器、UPS不間斷電源等設備上; IGBT模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點;當前市場上銷售的多為此類模塊化產品,一般所說的IGBT也指IGBT模塊;隨著節(jié)能環(huán)保等理念的推進,此類產品在市場上將越來越多見; IGBT是能源變換與傳輸的核心器件,俗稱電力電子裝置的“CPU”,作為國家戰(zhàn)略性新興產業(yè),在軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領域應用廣。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅動電流較大;MOSFET驅動功率很小,開關速度快,但導通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點,驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。
IGBT模塊是由IGBT(絕緣柵雙極型晶體管芯片)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體產品;封裝后的IGBT模塊直接應用于變頻器、UPS不間斷電源等設備上;
靜態(tài)特性
三菱制大功率IGBT模塊
三菱制大功率IGBT模塊
IGBT 的靜態(tài)特性主要有伏安特性、轉移特性。
IGBT 的伏安特性是指以柵源電壓Ugs 為參變量時,漏極電流與柵極電壓之間的關系曲線。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs 的控制,Ugs 越高, Id 越大。它與GTR 的輸出特性相似.也可分為飽和區(qū)1 、放大區(qū)2 和擊穿特性3 部分。在截止狀態(tài)下的IGBT ,正向電壓由J2 結承擔,反向電壓由J1結承擔。如果無N+緩沖區(qū),則正反向阻斷電壓可以做到同樣水平,加入N+緩沖區(qū)后,反向關斷電壓只能達到幾十伏水平,因此限制了IGBT 的某些應用范圍。
IGBT 的轉移特性是指輸出漏極電流Id 與柵源電壓Ugs 之間的關系曲線。它與MOSFET 的轉移特性相同,當柵源電壓小于開啟電壓Ugs(th) 時,IGBT 處于關斷狀態(tài)。在IGBT 導通后的大部分漏極電流范圍內, Id 與Ugs呈線性關系。高柵源電壓受大漏極電流限制,其佳值一般取為15V左右。
關于轉換電壓變化率
當驅動一個大的電感性負載時,在負載電壓和電流間有一個很大的相移。當負載電流過零時,雙向可控硅(晶閘管)開始換向,但由于相移的關系,電壓將不會是零。所以要求可控硅(晶閘管)要迅速關斷這個電壓。如果這時換向電壓的變化超過允許值時,就沒有足夠的時間使結間的電荷釋放掉,而使雙向可控硅(晶閘管)回到導通狀態(tài)。
為了克服上述問題,可以在端子MT1和MT2之間加一個RC網絡來限制電壓的變化,以防止誤觸發(fā)。一般,電阻取100R,電容取100nF。值得注意的是此電阻不能省掉。
1、日本三社SanRex:可控硅模塊;二極管模塊;三相整流橋模塊。
2、德國西門]康SEMIKRON: IGBT模塊;可控硅模塊;二極管模塊;三相整流橋模塊;平板型可控硅;螺栓型可控硅;螺栓型二極管。
3、德國英飛凌Infineon: IGBT模塊; PIM模塊;可控硅模塊。
4、德國艾賽斯IXYS:快速恢復二極管模塊;可控硅模塊。
5、日本三菱MITSUBISHI: IGBT模塊; IPM模塊; PIM模塊。
6、日本富士FUJI: IGBT模塊; IPM模塊;三相整流橋模塊。
7、美國威士VISHAY:螺栓二極管;螺栓可控硅。
8、日本東芝TOSHIBA: IGBT模塊;整流橋模塊; GTO門極關斷可控硅。
9、IGBT無感吸收電容:美國CDE;加拿大EACO:德國EPCOS。
10、英國西碼WESTCODE:平板型可控硅;平板型二極管;螺栓型可控硅、螺栓型二極管。
11、意大利POSEICO:平板型可控硅;平板型二極管。
12、英國達尼克斯DYNEX:平板型可控硅;平板型二極管、GTO ]極可關斷可控硅
13、瑞士ABB:平板型可控硅;平板型二極管、GTO門極可關斷可控硅。
14、快速熔斷器:美國BUSSMANN。