IGBT 应用笔记

时间:2023-10-13
  利用IGBT高速、低饱和电压特性的应用领域正在迅速扩大。它包括工业应用,例如太阳能系统逆变器不间断电源 (UPS),以及消费类应用,例如等离子显示面板 (PDP) 中的照明控制、IH 烹饪加热器中的加热器控制、功率因数校正 (PFC) 电路空调中的逆变器以及相机中的闪光灯控制。
  简介 绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 是一种功率晶体管,它结合了金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的高速开关和电压驱动特性以及低导通电阻(低饱和电压) )双极晶体管的特性。如图1所示,IGBT的原理图符号显示了具有MOS栅极结构的双极晶体管。IGBT的结构结合了MOS晶体管和双极晶体管,如等效电路所示。

  

  IGBT 等效电路
  利用IGBT高速、低饱和电压特性的应用领域正在迅速扩大。它包括工业应用,例如太阳能系统逆变器和不间断电源 (UPS),以及消费类应用,例如等离子显示面板 (PDP) 中的照明控制、IH 烹饪加热器中的加热器控制、功率因数校正 (PFC) 电路空调中的逆变器以及相机中的闪光灯控制。
  图 2 比较了 IGBT、双极晶体管和 MOSFET 的结构和特性。IGBT 的基本结构是在 MOSFET 的漏极(集电极)侧添加一个 p+ 层以及一个额外的 pn 结。当处于导通状态时,n-层的电阻通过当空穴从p+层注入到n-层时发生正空穴时发生的传导调制而迅速减小。这使得 IGBT 能够比 MOSFET 处理更大的电流(由于导通电阻更低),从而减少传导损耗(产生的热量更低)并实现更小的芯片尺寸。

  IGBT的基本结构
  然而,这种IGBT结构意味着在开关操作过程中,所收集的空穴(少数载流子)的流出路径在关断时被阻断,导致延迟关断和拖尾电流的现象。因此,与 MOS-FET 相比,关断损耗增加,开关速度降低。
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