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什麽是IGBT?它的功能是什麽?

IGBT是英文單詞safed Gate Bipolar translator,中文意思是絕緣柵雙極晶體管。

從功能上講,IGBT是壹種電路開關,具有電壓可控、飽和壓降小、耐壓高的優點。用於電壓幾十到幾百伏,電流幾十到幾百安培的高壓中。此外,IGBT不需要機械按鈕,它是由電腦控制的。

因此,借助IGBT的開關,我們可以設計壹種電路,將電源側的交流電變成給定電壓的直流電,或將各種電變成所需頻率的交流電,供負載使用。這些電路統稱為轉換器。

IGBT模塊具有節能、安裝維護方便、散熱穩定等特點。目前市場上銷售的大部分產品都是這類模塊化產品,IGBT壹般指IGBT模塊;隨著節能環保的推廣,這類產品在市場上會越來越普遍;

IGBT是能量轉換和傳輸的核心器件,俗稱電力電子器件的“CPU”。IGBT作為國家戰略性新興產業,廣泛應用於軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車和新能源設備等領域。

擴展數據;

方法

IGBT是垂直功率MOSFET的自然演變,適用於大電流、高電壓應用和快速終端設備。因為需要源極-漏極溝道來實現更高的擊穿電壓BVDSS,但是該溝道具有高電阻率,這導致功率MOSFET具有高RDS(on)值。IGBT消除了現有功率MOSFET的這些主要缺點。

雖然最新壹代的功率MOSFET器件已經大大改善了RDS(on)特性,但在高水平下,功率傳導損耗仍然遠遠高於IGBT技術。與標準雙極性器件相比,更低的壓降、轉換為低VCE(sat)的能力以及IGBT的結構可以支持更高的電流密度,並簡化IGBT驅動器的原理圖。

導通

IGBT矽片的結構與功率MOSFET非常相似,主要區別是IGBT增加了壹個P+襯底和壹個N+緩沖層(這部分不是NPT-非穿通IGBT技術增加的)。其中壹個MOSFET驅動兩個雙極器件。襯底的應用在管的P+和N+區域之間產生了結。

當柵極正偏壓使柵極下方的P基區反相時,形成N溝道,同時出現電子流,完全以功率MOSFET的方式產生電流。如果這種電子流產生的電壓在0.7V的範圍內,那麽J1將處於正向偏置,壹些空穴將被註入N區,陽極和陰極之間的電阻率將被調節,這降低了功率傳導的總損耗,並開始第二次電荷流。最終的結果是兩種不同的電流拓撲暫時出現在半導體層面:壹種電子電流(MOSFET電流);空穴電流(雙極)。

當向柵極施加負偏置電壓或者柵極電壓低於閾值時,溝道被禁止,並且沒有空穴被註入N-區域。在任何情況下,如果MOSFET電流在開關階段迅速下降,集電極電流將逐漸降低,因為在換向開始後,N層中仍有少數載流子(少數載流子)。

剩余電流(尾流)的減少完全取決於關斷時的電荷密度,並且該密度與幾個因素有關,例如摻雜劑的量和拓撲、層厚度和溫度。少數載流子的衰減使得集電極電流具有特征性的尾波波形,造成以下問題:功耗增加;交叉傳導的問題更加明顯,尤其是在使用續流二極管的設備中。

由於尾流與少數載流子復合有關,所以尾流的電流值應該與芯片的溫度密切相關,而空穴遷移率與IC和VCE密切相關。因此,根據達到的溫度,減少電流作用在終端設備設計上的這種不良影響是可行的。

參考資料:

百度百科-IGBT

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