IGBT主要参数与应用特点

IGBT/功率器件

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描述

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种双极性功率半导体器件,由BJT(双极型三极管)和MOS管复合而成,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点,特别是50OV以上应用中的功率损失相当低。虽然可以通过工艺技术提高BT的性能,但无法从根本上解决BJT的电荷存储时间(STORAGE TIME)问题。也就是说,BJT在关闭时需耗费较长时间,不适合高速切换的应用,但完全满足市电供电的应用。

IGBT基本特性包括静态特性和动态特性,其中静态特性由输出特性和转移特性组成,动态特性描述IGBT器件开关过程。

IGBT的主要参数

(1)额定集电极—发射极电压u。,。——在室温下,IGBT所允许的 集电极—发射极问电压,一般为其击穿电压U(BR) CEO的60 %~80%。其单位为V;

(2)额定栅极—发射极电压UGER ——在室温下,当 IGBT的集电极—发射极间电压为UCER时,栅极—发射极问允许施加的 电压,一般小于20V。其单位为V;

(3)集电极通态电流Ic——在室温下,当 IGBT导通时,集电极允许通过的 电流的有效值称为IGBT的额定电流,用ICE表示;而允许通过的峰值电流用ICM表示。在电流脉冲宽度为1μs时,ICM≈2ICE,其单位为A;

(4)集电极 功耗PCM ——在室温下,IGBT集电极允许的 功耗。其单位为W;

(5)栅极漏电流 IGEO——在室温下,当 UCE= 0V、栅极—发射极电压为其额定值UGER时,IGBT栅极—发射极间的电流。其单位为μA;

(6)集电极断态电流 ICES一一在室温下,当集电极—发射极间电压为额定值UCER,栅极—发射极电压UGE =0时的集电极电流,即集电极漏电流。其单位为mA;

(7)栅极—发射极开启电压UGE(th)——在室温下,IGBT从关断状态进入导通状态时,栅极—发射极间电压。其单位为V;

(8)集电极—发射极饱和电压UCE(sat)—— 在室温下,集电极—发射极间的电压降,一般为3V以下。其单位为V;

(9)栅极电容C,。,-IGBT栅极—发射极间的输入 电容,一般为3000一 30000pF;

(10)导通延迟时间td——在室温下,栅极-发射极问电压从反向偏置变到UGE=UGE(th)所需的时间。其单位为μs或ns;

(11)电流上升时间tir——在室温下,在导通过程中,从栅极—发射极电压达到开启电压UGE(th)起,到集电极电流达到 ICM所需的时间。其单位为μs或ns;

(12)电压下降时间tuf——在室温下,在导通过程中,从.IGBT的集电极—发射极间电压开始下降起,到集电极—发射极电压达到饱和电压UCE(sat)所需的时间。其单位为vs或ns;

(13)导通时间ton——ton=td+tir+tuf。其单位为μs或ns;

(14)存储时间ts——在室温下,在关断过程中,从IGBT的栅极—发射极开始下降起,到栅极—发射极电压下降到UGE=UGE(th),集电极电流开始下降所需的时间。其单位为μs或ns;

(15)电压上升时间tur——在室温下,在关断过程中,从IGBT的集电极电流开始下降起,到因di/dt的作用产生电压过冲所需的时间。其单位为μs或ns;

(16)电流下降时间tif ——在室温下,在关断过程中,从IGBT的集电极—发射极间产生电压过冲起,到集电极电流下降到集电极—发射极漏电流所需的时间。其单位为μs或ns;

(17)关断时间toff——toff=ts+tur+tif。其单位为μs或ns;

(18) du/dt-在室温下,IGBT不产生误导通,集电极—发射极问所能承受的 的电压上升率。其单位为V/μs;

(19)热阻Rθ——在室温下,单位功耗引起 IGBT管芯的温升。其单位为℃/W;

(20) 允许结温TjM ——IGBT所允许的 结温。其单位为℃。TjM与IGBT的封装形式有关。对于塑封单管IGBT,TjM =125℃;对于模块化封装的IGBT,TjM=150℃。

PT-IGBT与NPT-IGBT的区别

PT-IGBT与NPT-IGBT是同是采用沟槽栅或平面栅技术,但是他们的发展方向不一致。

·PT-IGBT:采用平面栅或者沟槽栅,技术改进的主要方向是控制载流子寿命和优化N+缓冲区。

·NPT-IGBT:采用平面栅或者沟槽栅,技术改进的主要方向是减小芯片厚度。

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