IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一種雙極性功率半導(dǎo)體器件，由BJT(雙極型三極管)和MOS晶體管復(fù)合而成, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)，特別是600V以上應(yīng)用中的功率損失相當(dāng)?shù)汀?/div>
IGBT晶體管
雖然可以通過(guò)工藝技術(shù)提高BJT的性能，但無(wú)法從根本上解決BJT的電荷存儲(chǔ)時(shí)間（STORAGE TIME）問(wèn)題。也就是說(shuō)，BJT在關(guān)閉時(shí)需耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，不適合高速切換的應(yīng)用，但完全滿足市電供電的應(yīng)用。
IGBT晶體管基本特性包括靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，其中靜態(tài)特性由輸出特性和轉(zhuǎn)移特性組成，動(dòng)態(tài)特性描述IGBT器件開(kāi)關(guān)過(guò)程。
IGBT的基本特性
輸出特性IC-UCE。輸出特性反映集電極電流IC與集電極-發(fā)射極之間電壓UCE的關(guān)系，參變量為柵極和發(fā)射極之間驅(qū)動(dòng)電壓UGE，由飽和區(qū)、放大區(qū)、截止區(qū)組成。
轉(zhuǎn)移特性IC-UGE。反映集電極電流IC與柵極-發(fā)射極之間驅(qū)動(dòng)電壓UGE的關(guān)系。
動(dòng)態(tài)特性。動(dòng)態(tài)特性即開(kāi)關(guān)特性，反映IGBT器件開(kāi)關(guān)過(guò)程及開(kāi)關(guān)時(shí)間參數(shù)，包括導(dǎo)通過(guò)程、導(dǎo)通、關(guān)斷過(guò)程、截止四種狀態(tài)。其中UGE是柵射極驅(qū)動(dòng)電壓，UCE是集射極電壓，IC是集電極電流，ton是導(dǎo)通時(shí)間，toff是關(guān)斷時(shí)間。
IGBT晶體管內(nèi)部結(jié)構(gòu)
IGBT的主要參數(shù)
最大集電極電流ICM：表征IGBT的電流容量，分為直流條件下的IC和1ms脈沖條件下的ICP。
集電極-發(fā)射極最高電壓UCES：表征IGBT集電極-發(fā)射極的耐壓能力。目前IGBT耐壓等級(jí)有600V、1000V、1200V、1400V、1700V、3300V。
柵極-發(fā)射極擊穿電壓UGEM：表征IGBT柵極-發(fā)射極之間能承受的最高電壓，其值一般為±20V。
柵極-發(fā)射極開(kāi)啟電壓UGE（th）：指IGBT器件在一定的集電極-發(fā)射極電壓UCE下，流過(guò)一定的集電極電流IC時(shí)的最小開(kāi)柵電壓。當(dāng)柵源電壓等于開(kāi)啟電壓UGE（th）時(shí)，IGBT開(kāi)始導(dǎo)通。
輸入電容cIES：指IGBT在一定的集電極-發(fā)射極電壓UCE和柵極-發(fā)射極電壓UGE=0下，柵極-發(fā)射極之間的電容，表征柵極驅(qū)動(dòng)瞬態(tài)電流特征。
集電極最大功耗PCM：表征IGBT最大允許功能。
開(kāi)關(guān)時(shí)間：它包括導(dǎo)通時(shí)間ton和關(guān)系時(shí)間toff。導(dǎo)通時(shí)間ton又包含導(dǎo)通延遲時(shí)間td和上升時(shí)間tr。關(guān)斷時(shí)間toff又包含關(guān)斷延遲時(shí)間td和下降時(shí)間tf。
目前，新型IGBT的最高工作頻率fr已超過(guò)150kHz、最高反壓UCBS≥1700V、最大電流ICM已達(dá)800A、最大功率PCM達(dá)3000W、導(dǎo)通時(shí)間ton＜50ns。
隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)、新能源、智慧照明、智慧交通等行業(yè)的快速發(fā)展，新型功能器件的節(jié)能功效越來(lái)越受重視，尤以IGBT為代表的快充技術(shù)更被視作未來(lái)十年的發(fā)展趨勢(shì)。特別是中美貿(mào)易摩擦?xí)r期，中國(guó)國(guó)內(nèi)IGBT廠商將面臨前所未有的機(jī)遇。
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