IGBT的工作原理及基本特性

绝缘栅双极晶体管(IGBT)结合了GTR和MOSFET的优点，具有良好的特性。IGBT也是三端器件，具有栅极G、集电极C和发射极E。

1.IGBT结构和工作原理

将IGBT结构简化为等效电路，可以看出是双极性晶体管和MOSFET组成的达林顿结构，等效为一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。元件的开通和关断由栅极和发射极之间的电压决定，当电压大于开启电压之后MOSFET内形成沟道，并为晶体管提供基极电流从而使IGBT导通。

当栅极和发射极之间施加反向电压或者不施加信号后，MOSFET内部沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。

2.IGBT的基本特性

1)静态特性

转移特性：集电极电流与栅极电压之间的关系，开启电压为使IGBT能实现电导调制的最低栅射电压，开启电压会随温度升高而略有下降，温度升高1度，其值下降5mV左右。

转移特性

伏安特性：输出特性，即栅射电压为参考变量时，集电极电流与集射极电压之间的关系。输出特性分为三个区域：正向阻断区、有源区和饱和区。IGBT在工作开关状态，主要是在正向阻断区和饱和区之间来回切换。

输出特性

2)动态特性

开通延迟时间：从驱动电压上升至幅值10%的时刻到集电极电流上升至幅值的10%;

上升时间：集电极电流从10%增长到90%所需的时间;

关断延迟时间：驱动电压幅值从90%--10%的时刻;

下降时间：集电极电流从90%--10%所需时间;

开关过程

从动态特性曲线中可以发现IGBT电导效应较好，但同时也存在少子存储的现象，因此开关速度较低，此外IGBT的击穿电压、通态压降和关断时间也是需要折中参数。