绝缘栅双极晶体管简称IGBT,是一种集双极型晶体管(BJT)的大电流密度和MOSFET等电压激励场控型器件优点于一体的高压、高频、高速大功率半导体器件,其(N沟道)结构剖面如图1。从图中可看出它有三个电极,分别为栅极G、漏极D及源极S。图2为N沟道的IGBT的电路图形符号(P沟道的箭头与此相反)。
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,流过反向基极电流,使IGBT关断,驱动方法和MOSFET基本相同,具有高输入阻抗特性。IGBT的常用参数如附表。
IGBT特点如下:
(1)电流密度大,是MOSFET的数十倍。(2)输入阻抗高,栅极驱动功率极小,驱动电路简单。(3)低导通电阻。在给定芯片尺寸和BVceo下,其导通电阻Rce(on)不大干MOSFET导通电阻Rds(on)的10%。(4)击穿电压高,安全工作范围大,在较高的瞬态功率下不会受损坏。(5)开关速度快,关断时间短,耐压1kV~1.8kV的约1.2us、600V级的约0.2us,约为大功率晶体管(GTR)的10%,接近于功率MOSFET,开关频率直达100kHz,开关损耗仅为GTR的30%。
IGBT克服了功率MOSFET的一个致命缺陷,就是于高压大电流工作时,导通电阻大,器件发热严重,输出效率下降。鉴于以上特点,IGBT成为极佳的高速高压半导体功率器件而得到广泛的应用,如家用电器(电磁炉)、工业电力控制等等。
IGBT使用注意事项:
(1)手不要触摸引线端子,如确要触摸,要将人体或衣服上的静电放电;(2)焊接时,焊接设备要有良好的接地;(3)储藏容器请选用不带静电的,储藏温度、湿度应保持在常温常湿状态。常温的规定为5~35℃,常湿的规定为45%-75%左右;(4)在测量时,所有端子均须接好配线,不可任其开路。
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