IGBT的结构原理及特性演示幻灯片.ppt

现代电力电子技术——3.5绝缘栅双极晶体管（IGBT）CONTENT1IGBT简介IGBT，绝缘栅双极晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor），它是由BJT（双极结型晶体管）和MOSFET（绝缘栅型场效应管）组合而成的全控型、电压驱动型半导体器件。BJT（BipolarJunctionTransistor）双极结型晶体管主要特征是：耐压高、电流大、开关特性好。缺点：驱动功率大、驱动电路复杂、开关速度慢。MOSFET绝缘栅型场效应管主要特征是：驱动电路简单，所需要的驱动功率小；开关速度快、工作频率高。缺点：电流容量小、耐压低英飞凌IGBT三菱IGBT2IGBT的国内外研究现状纵观全球市场，IGBT主要供应厂商基本是欧美及几家日本公司，它们代表着目前IGBT技术的最高水平，包括德国英飞凌、瑞士ABB、美国IR、飞兆以及日本三菱、东芝、富士等公司。在高电压等级领域（3300V以上）更是完全由其中几家公司所控制，在大功率沟槽技术方面，英飞凌与三菱公司处于国际领先水平。这些公司不仅牢牢控制着市场，还在技术上拥有大量的专利。近几年，国内IGBT技术发展也比较快，国外厂商垄断逐渐被打破，已取得一定的突破，国内IGBT行业近几年的发展大事记：（1）2011年12月，北车西安永电成为国内第一个、世界第四个能够封装6500V以上IGBT产品的企业。（2）2013年9月，中车西安永电成功封装国内首件自主设计生产的50A/3300VIGBT芯片；（3）2014年6月，中车株洲时代推出全球第二条、国内首条8英寸IGBT芯片专业生产线投入使用；（4）2015年10月，中车永电/上海先进联合开发的国内首个具有完全知识产权的6500V高铁机车用IGBT芯片通过高铁系统上车试验；（5）2016年5月，华润上华/华虹宏力基于6英寸和8英寸的平面型和沟槽型1700V、2500V和3300VIGBT芯片已进入量产。1ＩＧＢＴ的基本结构三端器件：栅极G、集电极C、发射极E。２ＩＧＢＴ的工作原理ＩＧＢＴ的驱动原理与电力ＭＯＳＦＥＴ基本相同，是一种场控器件，其开通和关断由栅射极电压uGE决定；导通：uGE大于开启电压UGE(th)时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通；关断：栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。1静态特性２动态特性（１）IGBT的开通过程开通延迟时间td(on)—从uGE上升至其幅值10%到iC上升到幅值的10%的时间；上升时间tr—iC从幅值的10%上升至90%所需时间；开通时间ton—开通延迟时间与上升时间之和。即：ton=td(on)+truCE的下降过程分为tfv1和tfv2两段。tfv1—IGBT中MOSFET单独工作的电压下降过程；tfv2—MOSFET和PNP晶体管同时工作的电压下降过程。（1）最大集射极间电压UCES—由内部PNP晶体管的击穿电压确定；（2）最大集电极电流—包括额定直流电流IC和1ms脉宽最大电流ICP；（3）最大集电极功耗PCM—正常工作温度下允许的最大功耗。谢谢！