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2021-04-22
打马过草原
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IGBT， 中文名字为绝缘栅双极型晶体管，它是由MOSFET（输入级）和PNP晶体管（输出级）复合而成的一种器件，既有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快 的特点（控制和响应），又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点（功率级较为耐用），频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz 频率范围内。
理想等效电路与实际等效电路如图所示：
IGBT 的静态特性一般用不到，暂时不用考虑，重点考虑动态特性（开关特性）。
动态特性的简易过程可从下面的表格和图形中获取：
IGBT的开通过程
IGBT 在开通过程中，分为几段时间
1.与MOSFET类似的开通过程，也是分为三段的充电时间
2.只是在漏源DS电压下降过程后期，PNP晶体管由放大区至饱和过程中增加了一段延迟时间。
在上面的表格中，定义了了：开通时间Ton，上升时间Tr和Tr.i
除了这两个时间以外，还有一个时间为开通延迟时间td.on:td.on=Ton-Tr.i
IGBT在关断过程
IGBT在关断过程中，漏极电流的波形变为两段。
第一段是按照MOS管关断的特性的
第二段是在MOSFET关断后，PNP晶体管上存储的电荷难以迅速释放，造成漏极电流较长的尾部时间。
在上面的表格中，定义了了：关断时间Toff，下降时间Tf和Tf.i
除了表格中以外，还定义trv为DS端电压的上升时间和关断延迟时间td(off)。
漏极电流的下降时间Tf由图中的t(f1)和t(f2)两段组成，而总的关断时间可以称为toff=td(off) trv十t(f)，td(off) trv之和又称为存储时间。
从下面图中可看出详细的栅极电流和栅极电压，CE电流和CE电压的关系：
从另外一张图中细看MOS管与IGBT管栅极特性可能更有一个清楚的概念：
开启过程
关断过程
尝试去计算IGBT的开启过程，主要是时间和门电阻的散热情况。
C.GE 栅极-发射极电容
C.CE 集电极-发射极电容
C.GC 门级-集电极电容（米勒电容）
Cies = CGE CGC 输入电容
Cres = CGC 反向电容
Coes = CGC CCE 输出电容
根据充电的详细过程，可以下图所示的过程进行分析
对应的电流可简单用下图所示：
第1阶段：
栅级电流对电容CGE进行充电，栅射电压VGE上升到开启阈值电压VGE(th)。这个过程电流很大，甚至可以达到几安培的瞬态电流。在这个阶 段，集电极是没有电流的，极电压也没有变化，这段时间也就是死区时间，由于只对GE电容充电，相对来说这是比较容易计算的，由于我们采用电压源供电，这段 曲线确实是一阶指数曲线。
第2阶段：
栅极电流对Cge和Cgc电容充电，IGBT的开始开启的过程了，集电极电流开始增加，达到最大负载电流电流IC，由于存在二极管的反向恢复电流，因此这个过程与MOS管的过程略有不同，同时栅极电压也达到了米勒平台电压。
第3阶段：
栅极电流对Cge和Cgc电容充电，这个时候VGE是完全不变的，值得我们注意的是Vce的变化非常快。
第4阶段：
栅极电流对Cge和Cgc电容充电，随着Vce缓慢变化成稳态电压，米勒电容也随着电压的减小而增大。Vge仍旧维持在米勒平台上。
第5阶段：
这个时候栅极电流继续对Cge充电，Vge电压开始上升，整个IGBT完全打开。
我的一个同事在做这个将整个过程等效为一阶过程。
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