MOSFET與IGBT的結(jié)構(gòu)與工作原理課件

1、項(xiàng)目三、城軌車輛交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)與調(diào)試 直流牽引傳動(dòng)具有調(diào)速性能好、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，調(diào)節(jié)端電壓與勵(lì)磁，就可以方便地調(diào)速。但是由于直流牽引電機(jī)防空轉(zhuǎn)的性能較差，換向器與電刷結(jié)構(gòu)存在一系列缺點(diǎn)，如：等功率下電動(dòng)機(jī)的體積與重量較大，換向困難，易產(chǎn)生環(huán)火與繁雜的維護(hù)，特別是高電壓大功率時(shí)，換向變得困難，電位條件惡化，使得電動(dòng)機(jī)的可靠性與穩(wěn)定性降低。而交流電動(dòng)機(jī)相對(duì)直流電機(jī)來(lái)說(shuō)優(yōu)點(diǎn)更有更明顯的優(yōu)勢(shì)：沒(méi)有換向器、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、工作可靠、壽命長(zhǎng)、維修與運(yùn)行費(fèi)用低、防空轉(zhuǎn)性能好等。目前城市軌道交通車輛普遍采用的是交流異步牽引電動(dòng)機(jī)。 通過(guò)城軌車輛交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)與調(diào)試項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握城軌車輛

2、交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及主電路工作原理與基本控制原理，培養(yǎng)學(xué)生利用相關(guān)儀器、設(shè)備對(duì)城軌車輛交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)、調(diào)試及常見故障分析與檢修的能力；掌握牽引變流器檢查維護(hù)的安全操作規(guī)范?！卷?xiàng)目描述】1、掌握城軌車輛交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及主電路工作原理與基本控制原理2、了解城軌車輛交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的主要設(shè)備，掌握交流牽引電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理；3、掌握城軌車輛直交變頻調(diào)速的工作原理與能耗制動(dòng)、再生制動(dòng)方法；4、培養(yǎng)學(xué)生利用相關(guān)儀器、設(shè)備對(duì)城軌車輛交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)、調(diào)試及常見故障分析與檢修的能力；5、掌握城軌車輛牽引變流器檢查維護(hù)的安全操作規(guī)范。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】城軌車輛電氣系統(tǒng)由主牽引傳動(dòng)系統(tǒng)、輔助供

3、電系統(tǒng)、牽引制動(dòng)控制系統(tǒng)、車門控制系統(tǒng)四大系統(tǒng)組成，如圖3-1所示。本項(xiàng)目主要介紹城軌車輛交流主牽引傳動(dòng)系統(tǒng)，如圖3-2所示。城軌車輛采用DC1500V或750供電，經(jīng)過(guò)濾波環(huán)節(jié)，然后經(jīng)過(guò)逆變器逆變?yōu)樽儔鹤冾l（VVVF）的三相交流電，供給三相異步牽引電動(dòng)機(jī)，對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速與功率調(diào)節(jié)。電傳動(dòng)系統(tǒng)主電路一般是指一個(gè)車輛單元的牽引動(dòng)力電路。由以下部分組成：受流器、牽引箱（PA）、牽引電機(jī)、制動(dòng)電阻箱、電抗器、電氣開關(guān)等?！卷?xiàng)目導(dǎo)入】圖3-1 城軌車輛電氣系統(tǒng)示意圖圖3-2 城軌車輛交流傳動(dòng)主電路示意圖【項(xiàng)目導(dǎo)入】3.1 MOSFET的結(jié)構(gòu)、工作原理與特性逆變器是將輸入的直流電通過(guò)電力電子裝置變

4、換為變壓變頻的三相交流電。目前城軌車輛逆變器普遍采用的電力電子器件是MOSFET與IGBT。下面介紹MOSFET與IGBT的結(jié)構(gòu)、工作原理與特性。一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）簡(jiǎn)稱MOSFET。與GTR相比，功率MOSFET具有開關(guān)速度快、損耗低、驅(qū)動(dòng)電流小、無(wú)二次擊穿現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是電壓還不能太高、電流容量也不能太大。所以目前只適用于小功率電力電子變流裝置。 3.1 MOSFET的結(jié)構(gòu)、工作原理與特性（1）功率MOSFET的結(jié)構(gòu)及工作原理1）結(jié)構(gòu)功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管是壓控

5、型器件，其門極控制信號(hào)是電壓。它的三個(gè)極分別是：柵極G、源極S、漏極D。功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管有N溝道和P溝道兩種。N溝道中載流子是電子，P溝道中載流子是空穴，都是多數(shù)載流子。其中每一類又可分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種。功率MOSFET絕大多數(shù)是N溝道增強(qiáng)型。這是因?yàn)殡娮幼饔帽瓤昭ù蟮枚?。N溝道和P溝道MOSFET的電氣圖形符號(hào)如圖4-12所示。 3.1 MOSFET的結(jié)構(gòu)、工作原理與特性圖4-12 功率MOSFET的結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)（a）功率MOSFET的結(jié)構(gòu) （b）電氣圖形符號(hào)3.1 MOSFET的結(jié)構(gòu)、工作原理與特性一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管與小功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管原理基本相同，

6、但是為了提高電流容量和耐壓能力，在芯片結(jié)構(gòu)上卻有很大不同：電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管采用小單元集成結(jié)構(gòu)來(lái)提高電流容量和耐壓能力，并且采用垂直導(dǎo)電排列來(lái)提高耐壓能力。幾種功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管的外形如圖4-13。 3.1 MOSFET的結(jié)構(gòu)、工作原理與特性一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET圖4-13 幾種功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管的外形 一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET2）工作原理當(dāng)D、S加正電壓（漏極為正，源極為負(fù)），UGS=0時(shí)，P體區(qū)和N漏區(qū)的PN結(jié)反偏，D、S之間無(wú)電流通過(guò)；如果在G、S之間加一正電壓UGS，由于柵極是絕緣的，所以不會(huì)有電流流過(guò)，但柵極的正電壓會(huì)將其下面P區(qū)中的空穴推開，而將P區(qū)中的少數(shù)載流子電子吸

7、引到柵極下面的P區(qū)表面。當(dāng)UGS大于某一電壓UT時(shí)，柵極下P區(qū)表面的電子濃度將超過(guò)空穴濃度，從而使P型半導(dǎo)體反型成N型半導(dǎo)體而成為反型層，該反型層形成N溝道而使PN結(jié)J1消失，漏極和源極導(dǎo)電。電壓UT稱開啟電壓或閥值電壓，UGS超過(guò)UT越多，導(dǎo)電能力越強(qiáng)，漏極電流越大。一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET（2）功率MOSFET的特性與參數(shù)1）功率MOSFET的特性轉(zhuǎn)移特性ID和UGS的關(guān)系曲線反映了輸入電壓和輸出電流的關(guān)系，稱為MOSFET的轉(zhuǎn)移特性。如圖414（a）所示。從圖中可知，ID較時(shí)，ID與UGS的關(guān)系近似線性，曲線的斜率被定義為MOSFET的跨導(dǎo)，即： MOSFET是電壓控制型器件，其

8、輸入阻抗極高，輸入電流非常小。一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET輸出特性圖414(b）是MOSFET的漏極伏安特性，即輸出特性。從圖中可以看出，MOSFET有三個(gè)工作區(qū)：截止區(qū)。UGSUT，ID=0，這和電力晶體管的截止區(qū)相對(duì)應(yīng)。飽和區(qū)。UGSUT，UDSUGS-UT，當(dāng)UGS不變時(shí)，ID幾乎不隨UDS的增加而增加，近似為一常數(shù)，故稱飽和區(qū)。這里的飽和區(qū)并不和電力晶體管的飽和區(qū)對(duì)應(yīng)，而對(duì)應(yīng)于后者的放大區(qū)。當(dāng)用做線性放大時(shí)，MOSFET工作在該區(qū)。一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET非飽和區(qū)。UGSUT，UDSUGS-UT，漏源電壓UDS和漏極電流ID之比近似為常數(shù)。該區(qū)對(duì)應(yīng)于電力晶體管的飽和區(qū)。當(dāng)M

9、OSFET作開關(guān)應(yīng)用而導(dǎo)通時(shí)即工作在該區(qū)。在制造功率MOSFET時(shí)，為提高跨導(dǎo)并減少導(dǎo)通電阻，在保證所需耐壓的條件下，應(yīng)盡量減小溝道長(zhǎng)度。因此，每個(gè)MOSFET元都要做得很小，每個(gè)元能通過(guò)的電流也很小。為了能使器件通過(guò)較大的電流，每個(gè)器件由許多個(gè)MOSFET元組成。 一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET開關(guān)特性圖415是用來(lái)測(cè)試MOSFET開關(guān)特性的電路。圖中up為矩形脈沖電壓信號(hào)源，波形見圖415(b），Rs為信號(hào)源內(nèi)阻，RG為柵極電阻，RL為漏極負(fù)載電阻，RF用于檢測(cè)漏極電流。因?yàn)镸OSFET存在輸入電容Cin，所以當(dāng)脈沖電壓up的前沿到來(lái)時(shí)，Cin有充電過(guò)程，柵極電壓UGS呈指數(shù)曲線上升，如

10、圖4-15所示。當(dāng)UGS上升到開啟電壓UT時(shí)開始出現(xiàn)漏極電流iD。從up的前沿時(shí)刻到uGS=UT的時(shí)刻，這段時(shí)間稱為開通延遲時(shí)間td(on)。一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET此后，iD隨UGS的上升而上升。uGS從開啟電壓上升到MOSFET進(jìn)入非飽和區(qū)的柵壓UGPS這段時(shí)間稱為上升時(shí)間tr，這時(shí)相當(dāng)于電力晶體管的臨界飽和，漏極電流iD也達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。iD的穩(wěn)態(tài)值由漏極電壓和漏極負(fù)載電阻所決定，UGPS的大小和iD的穩(wěn)態(tài)值有關(guān)。uGS的值達(dá)UGPS后，在脈沖信號(hào)源up的作用下繼續(xù)升高直至到達(dá)穩(wěn)態(tài)值，但iD已不再變化，相當(dāng)于電力晶體管處于飽和。MOSFET的開通時(shí)間ton為開通延遲時(shí)間td(on)與

11、上升時(shí)間tr之和，即：ton= td(on)+ tr 當(dāng)脈沖電壓up下降到零時(shí)，柵極輸入電容Cin通過(guò)信號(hào)源內(nèi)阻Rs和柵極電阻RG（Rs）開始放電，柵極電壓uGS按指數(shù)曲線下降，當(dāng)下降到UGPS時(shí)，漏極電流iD才開始減小，這段時(shí)間稱為關(guān)斷延遲時(shí)間td(off)。此后，Cin繼續(xù)放電，uGS從UGPS繼續(xù)下降，iD減小，到uGS小于UT時(shí)溝道消失，iD下降到零。這段時(shí)間稱為下降時(shí)間tf。關(guān)斷延遲時(shí)間td(off)和之和下降時(shí)間tf為關(guān)斷時(shí)間toff，即：toff= td(off)+ tf 從上面的分析可以看出，MOSFET的開關(guān)速度和其輸入電容的充放電有很大關(guān)系。使用者雖然無(wú)法降低其Cin值，但

12、可以降低柵極驅(qū)動(dòng)回路信號(hào)源內(nèi)阻Rs的值，從而減小柵極回路的充放電時(shí)間常數(shù)，加快開關(guān)速度。MOSFET的工作頻率可達(dá)100kHz以上。MOSFET是場(chǎng)控型器件，在靜態(tài)時(shí)幾乎不需要輸入電流。但是在開關(guān)過(guò)程中需要對(duì)輸入電容充放電，仍需要一定的驅(qū)動(dòng)功率。開關(guān)頻率越高，所需要的驅(qū)動(dòng)功率越大。一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET圖415 功率MOSFET的開關(guān)過(guò)程（a）MOSFET開關(guān)特性的測(cè)試電路 （b）波形一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET2）功率MOSFET的主要參數(shù)漏極電壓UDS它就是MOSFET的額定電壓，選用時(shí)必須留有較大安全余量。漏極最大允許電流IDM它就是MOSFET的額定電流，其大小主要受管子

13、的溫升限制。柵源電壓UGS柵極與源極之間的絕緣層很薄，承受電壓很低，一般不得超過(guò)20V，否則絕緣層可能被擊穿而損壞，使用中應(yīng)加以注意?？傊?，為了安全可靠，在選用MOSFET時(shí)，對(duì)電壓、電流的額定等級(jí)都應(yīng)留有較大余量。一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET（3）功率MOSFET的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)1）功率MOSFET的驅(qū)動(dòng)對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路的要求 能向柵極提供需要的柵壓，以保證可靠開通和關(guān)斷MOSFET。減小驅(qū)動(dòng)電路的輸出電阻，以提高柵極充放電速度，從而提高M(jìn)OSFET的開關(guān)速度。 應(yīng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，這是由于MOSFET通常工作頻率高、輸入電阻大、易被干擾的緣故。 理想的柵極控制電壓波形，如圖4-16所示。

14、提高正柵壓上升率可縮短開通時(shí)間，但也不宜過(guò)高，以免MOSFET開通瞬間承受過(guò)高的電流沖擊。正負(fù)柵壓幅值應(yīng)要小于所規(guī)定的允許值。一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET圖4-16 理想的柵極控制電壓波形一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET2）柵極驅(qū)動(dòng)電路舉例圖4-17是功率MOSFET的一種驅(qū)動(dòng)電路，它由隔離電路與放大電路兩部分組成。隔離電路的作用是將控制電路和功率電路隔離開來(lái)；放大電路是將控制信號(hào)進(jìn)行功率放大后驅(qū)動(dòng)功率MOSFET，推挽輸出級(jí)的目的是進(jìn)行功率放大和降低驅(qū)動(dòng)源內(nèi)阻，以減小功率MOSFET的開關(guān)時(shí)間和降低其開關(guān)損耗。驅(qū)動(dòng)電路的工作原理是：當(dāng)無(wú)控制信號(hào)輸入時(shí)（ui=“0”），放大器A輸出低電平，

15、V3導(dǎo)通，輸出負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓，MOSFET關(guān)斷；當(dāng)有控制信號(hào)輸入時(shí)（ui=“1”），放大器A輸出高電平，V2導(dǎo)通，輸出正驅(qū)動(dòng)電壓，MOSFET導(dǎo)通。一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET圖4-17 功率MOSFET的一種驅(qū)動(dòng)電路一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET（1）MOSFET的保護(hù)電路功率MOSFET的薄弱之處是柵極絕緣層易被擊穿損壞。一般認(rèn)為絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管易受各種靜電感應(yīng)而擊穿柵極絕緣層，實(shí)際上這種損壞的可能性還與器件的大小有關(guān)，管芯尺寸大，柵極輸入電容也大，受靜電電荷充電而使柵源間電壓超過(guò)20V而擊穿的可能性相對(duì)小些。此外，柵極輸入電容可能經(jīng)受多次靜電電荷充電，電荷積累使柵極電壓超過(guò)20V而擊穿的

16、可能性也是實(shí)際存在的。一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET為此，在使用時(shí)必須注意若干保護(hù)措施。1）防止靜電擊穿功率MOSFET的最大優(yōu)點(diǎn)是具有極高的輸入阻抗，因此在靜電較強(qiáng)的場(chǎng)合難于泄放電荷，容易引起靜電擊穿。防止靜電擊穿應(yīng)注意：在測(cè)試和接入電路之前器件應(yīng)存放在靜電包裝袋，導(dǎo)電材料或金屬容器中，不能放在塑料盒或塑料袋中。取用時(shí)應(yīng)拿管殼部分而不是引線部分。工作人員需通過(guò)腕帶良好接地。一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET將器件接入電路時(shí)，工作臺(tái)和烙鐵都必須良好接地，焊接時(shí)烙鐵應(yīng)斷電。在測(cè)試器件時(shí)，測(cè)量?jī)x器和工作臺(tái)都必須良好接地。器件的三個(gè)電極未全部接入測(cè)試儀器或電路前不要施加電壓。改換測(cè)試范圍時(shí)，電壓和電

17、流都必須先恢復(fù)到零。注意柵極電壓不要過(guò)限。一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET2)防止偶然性振蕩損壞器件功率MOSFET與測(cè)試儀器、接插盒等的輸入電容、輸入電阻匹配不當(dāng)時(shí)可能出現(xiàn)偶然性振蕩，造成器件損壞。因此在用圖示儀等儀器測(cè)試時(shí)，在器件的柵極端子處外接10k串聯(lián)電阻，也可在柵極源極之間外接大約0.5F的電容器。一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET3)防止過(guò)電壓首先是柵源間的過(guò)電壓保護(hù)。如果柵源間的阻抗過(guò)高，則漏源間電壓的突變會(huì)通過(guò)極間電容耦合到柵極而產(chǎn)生相當(dāng)高的UGS電壓，這一電壓會(huì)引起柵極氧化層永久性損壞，如果是正方向的UGS瞬態(tài)電壓還會(huì)導(dǎo)致器件的誤導(dǎo)通。為此要適當(dāng)降低柵極驅(qū)動(dòng)電壓的阻抗，在柵源之

18、間并接阻尼電阻或并接約20V的穩(wěn)壓管。特別要防止柵極開路工作。其次是漏源間的過(guò)電壓保護(hù)。如果電路中有電感性負(fù)載，則當(dāng)器件關(guān)斷時(shí)，漏極電流的突變會(huì)產(chǎn)生比電源電壓還高得多的漏極電壓，導(dǎo)致器件的損壞。應(yīng)采取穩(wěn)壓管箝位、二極管-RC箝位或RC抑制電路等保護(hù)措施。 一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET4)消除寄生晶體管和二極管的影響由于功率MOSFET內(nèi)部構(gòu)成寄生晶體管和二極管，通常若短接該寄生晶體管的基極和發(fā)射極就會(huì)造成二次擊穿。另外寄生二極管的恢復(fù)時(shí)間為150ns，而當(dāng)耐壓為450V時(shí)恢復(fù)時(shí)間為5001000ns。因此，在橋式開關(guān)電路中功率MOSFET應(yīng)外接快速恢復(fù)的并聯(lián)二極管，以免發(fā)生橋臂直通短路故障

19、。一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET1IGBT的結(jié)構(gòu)和基本工作原理絕緣門極晶體管IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）也稱絕緣柵極雙極型晶體管，是一種新發(fā)展起來(lái)的復(fù)合型電力電子器件。由于它結(jié)合了MOSFET和GTR的特點(diǎn)，既具有輸入阻抗高、速度快、熱穩(wěn)定性好和驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，又具有輸入通態(tài)電壓低，耐壓高和承受電流大的優(yōu)點(diǎn)，這些都使IGBT比GTR有更大的吸引力。在變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)，中頻和開關(guān)電源以及要求快速、低損耗的領(lǐng)域，IGBT有著主導(dǎo)地位。3.2、絕緣門極晶體管（IGBT）（1） IGBT的基本結(jié)構(gòu)與工作原理1）基本結(jié)構(gòu)IGBT也是三端器件，三個(gè)極為

20、漏極（D）、柵極（G）和源極（S）。（a) 內(nèi)部結(jié)構(gòu) （b）簡(jiǎn)化等效電路（c）電氣圖形符號(hào)3.2、絕緣門極晶體管（IGBT）2）工作原理IGBT的驅(qū)動(dòng)原理與電力MOSFET基本相同，它是一種壓控型器件。開通和關(guān)斷是由柵極和發(fā)射極間的電壓UGE決定的，當(dāng)UGE為正且大于開啟電壓UGE（th）時(shí)，MOSFET內(nèi)形成溝道，并為晶體管提供基極電流使其導(dǎo)通。當(dāng)柵極與發(fā)射極之間加反向電壓或不加電壓時(shí)，MOSFET內(nèi)的溝道消失，晶體管無(wú)基極電流，IGBT關(guān)斷。3.2、絕緣門極晶體管（IGBT）（2） IGBT的基本特性與主要參數(shù) IGBT的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性（a) 轉(zhuǎn)移特性 （b) 輸出特性3.2、絕緣門極

21、晶體管（IGBT）1）IGBT的基本特性 靜態(tài)特性IGBT的轉(zhuǎn)移特性，它描述的是集電極電流IC與柵射電壓UGE之間的關(guān)系，與功率MOSFET的轉(zhuǎn)移特性相似。開啟電壓UGE（th）是IGBT能實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)調(diào)制而導(dǎo)通的最低柵射電壓。UGE（th）隨溫度升高而略有下降，溫度升高1C，其值下降5mV左右。在+25C時(shí)，UGE（th）的值一般為26V。IGBT的輸出特性，也稱伏安特性，它描述的是以柵射電壓為參考變量時(shí)，集電極電流IC與集射極間電壓UCE之間的關(guān)系。二、絕緣門極晶體管（IGBT）3.2、絕緣門極晶體管（IGBT）IGBT的開關(guān)過(guò)程3.2、絕緣門極晶體管（IGBT）2）主要參數(shù)集電極發(fā)射極額定電

22、壓UCES柵極發(fā)射極額定電壓UGES額定集電極電流IC （3）IGBT的擎住效應(yīng)和安全工作區(qū)從IGBT的結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，IGBT電流可能發(fā)生失控的現(xiàn)象，就像普通晶閘管被觸發(fā)以后，即使撤消觸發(fā)信號(hào)晶閘管仍然因進(jìn)入正反饋過(guò)程而維持導(dǎo)通的機(jī)理一樣，因此被稱為擎住效應(yīng)或自鎖效應(yīng)。引發(fā)擎住效應(yīng)的原因，可能是集電極電流過(guò)大（靜態(tài)擎住效應(yīng)），也可能是最大允許電壓上升率duCE/dt過(guò)大（動(dòng)態(tài)擎住效應(yīng)），溫度升高也會(huì)加重發(fā)生擎住效應(yīng)的危險(xiǎn)。3.2、絕緣門極晶體管（IGBT）動(dòng)態(tài)擎住效應(yīng)比靜態(tài)擎住效應(yīng)所允許的集電極電流小，因此所允許的最大集電極電流實(shí)際上是根據(jù)動(dòng)態(tài)擎住效應(yīng)而確定的。根據(jù)最大集電極電流、最大集電極間

23、電壓和最大集電極功耗可以確定IGBT在導(dǎo)通工作狀態(tài)的參數(shù)極限范圍；根據(jù)最大集電極電流、最大集射極間電壓和最大允許電壓上升率可以確定IGBT在阻斷工作狀態(tài)下的參數(shù)極限范圍，即反向偏置安全工作電壓。3.2、絕緣門極晶體管（IGBT）（1)對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求IGBT是電壓驅(qū)動(dòng)的，具有一個(gè)2.55.0V的閥值電壓，有一個(gè)容性輸入阻抗，因此IGBT對(duì)柵極電荷非常敏感，故驅(qū)動(dòng)電路必須很可靠，保證有一條低阻抗值的放電回路，即驅(qū)動(dòng)電路與IGBT的連線要盡量短。用內(nèi)阻小的驅(qū)動(dòng)源對(duì)柵極電容充放電，以保證柵極控制電壓UCE有足夠陡的前后沿，使IGBT的開關(guān)損耗盡量小。另外，IGBT開通后，柵極驅(qū)動(dòng)源應(yīng)能提供足夠的功率

24、，使IGBT不退出飽和而損壞。驅(qū)動(dòng)電路中的正偏壓應(yīng)為+12+15V，負(fù)偏壓應(yīng)為-2-10V。3.2、絕緣門極晶體管（IGBT）IGBT多用于高壓場(chǎng)合，故驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)整個(gè)控制電路在電位上嚴(yán)格隔離。驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單實(shí)用，具有對(duì)IGBT的自保護(hù)功能，并有較強(qiáng)的抗干擾能力。若為大電感負(fù)載，IGBT的關(guān)斷時(shí)間不宜過(guò)短，以限制di/dt所形成的尖峰電壓，保證IGBT的安全。3.2、絕緣門極晶體管（IGBT）（2)驅(qū)動(dòng)電路因?yàn)镮GBT的輸入特性幾乎與MOSFET相同，所以用于MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路同樣可以用于IGBT。在用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的逆變器電路中，為使IGBT能夠穩(wěn)定工作，要求IGBT的驅(qū)動(dòng)電路采用正負(fù)偏壓雙電源的工作方式。為了使驅(qū)動(dòng)電路與信號(hào)電隔離，應(yīng)采用抗噪聲能力強(qiáng)，信號(hào)傳輸時(shí)間端的光耦合器件?；鶚O和發(fā)射極的引線應(yīng)盡量短，基極驅(qū)動(dòng)電路的輸入線應(yīng)為絞合線為抑制輸入信號(hào)的振蕩現(xiàn)象，基極和發(fā)射極并聯(lián)一阻尼網(wǎng)絡(luò)。驅(qū)動(dòng)電路的輸出級(jí)采用互補(bǔ)電路的形式以降低驅(qū)動(dòng)源的內(nèi)阻，同時(shí)加速IGBT