《新能源汽車技術(shù)》課件-IGBT認(rèn)知

IGBT認(rèn)知PART01學(xué)習(xí)目標(biāo)目錄PART02PART03學(xué)習(xí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)小結(jié)01020301學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo)123能說(shuō)出IGBT的結(jié)構(gòu)和類型；能描述IGBT的工作原理；能敘述IGBT的特點(diǎn)；02學(xué)習(xí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)準(zhǔn)備IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）PT－IGBT的剖面結(jié)構(gòu)圖IGBT電氣符號(hào)特點(diǎn)

：在P-MOSFET的N+基板上增加一個(gè)P+極板；緩沖區(qū)能夠減小漂移區(qū)厚度，減小通態(tài)壓降和開(kāi)關(guān)時(shí)間；漂移區(qū)保證耐壓強(qiáng)度。學(xué)習(xí)準(zhǔn)備特點(diǎn)：比PT型IGBT少一個(gè)N+緩沖層；注入?yún)^(qū)使用透明技術(shù)，也就是注入?yún)^(qū)的空穴注入效率降低，使通過(guò)集電極電流以電子電流為主，以提高IGBT關(guān)斷速度；通態(tài)電阻正溫度系數(shù)。NPT－IGBT的剖面結(jié)構(gòu)圖IGBT－導(dǎo)通原理IGBT通態(tài)電子流通態(tài)載流子電子流：從源區(qū)通過(guò)N溝道進(jìn)入漂移區(qū)形成；空穴流1：從注入?yún)^(qū)漂移和擴(kuò)散通過(guò)漂移區(qū)與N溝道的電子流復(fù)合；空穴流2：通過(guò)漂移區(qū)進(jìn)入體區(qū)，與從體區(qū)金屬電極來(lái)的電子流復(fù)合。通態(tài)電阻RCE(on)RCE(on)<RDS(on)

，少子（空穴）在漂移區(qū)的電導(dǎo)調(diào)制作用，減小其電阻。通態(tài)等效電路學(xué)習(xí)準(zhǔn)備IGBT－關(guān)斷原理關(guān)斷過(guò)程溝道中斷：柵極發(fā)射極電壓負(fù)或低于開(kāi)啟閾值，新空穴停止注入N區(qū)；電流陡降：溝道中斷使得電子流突降為零，使集電極電流急劇下降；尾流形成：N區(qū)殘余少子逐漸被掃走或復(fù)合，集電極緩慢衰減。尾流缺陷增加了關(guān)斷時(shí)間和開(kāi)關(guān)損耗。IGBT關(guān)斷少子學(xué)習(xí)準(zhǔn)備IGBT－阻斷原理IGBT結(jié)構(gòu)剖面圖正向阻斷GE兩極短路，C極施加正向電壓，CE兩極之間微弱的漏電流；PN結(jié)J3反向電壓控制，具有阻斷作用。反向阻斷PN結(jié)J1反偏，具有阻斷作用；緩沖區(qū)厚度影響通態(tài)損耗和反向耐壓，后兩者是一對(duì)矛盾。J3J1學(xué)習(xí)準(zhǔn)備IGBT－擎住效應(yīng)IGBT擎住等效電路擎住原因靜態(tài)擎?。和☉B(tài)工作的過(guò)載集電極電流產(chǎn)生的橫向空穴電流在體區(qū)電阻的壓降可致NPN晶體管導(dǎo)通，致使IGBT開(kāi)關(guān)不受柵極控制的現(xiàn)象；動(dòng)態(tài)擎?。宏P(guān)斷時(shí)高dv/dt和大集電極電流使NPN導(dǎo)通，造成器件擎住。改善方法體區(qū)與發(fā)射極短路，減小體區(qū)電阻，降低NPN的電流增益；集電極電流不超過(guò)額定值，適當(dāng)降低開(kāi)關(guān)速度。學(xué)習(xí)準(zhǔn)備

絕緣門雙極晶體管IGBT－安全工作區(qū)正偏安全工作區(qū)FBSOA

感性負(fù)載時(shí)，IGBT正向?qū)ㄋ沧兤陂g，承受高壓的器件同時(shí)通過(guò)電子和空穴兩股電流的SOA。由最大集電極電流、最大集電極發(fā)射極電壓和最大集電極功耗三條邊界圍成。反偏安全工作區(qū)RBSOA

感性負(fù)載時(shí)，IGBT關(guān)斷瞬變期間，器件僅通過(guò)空穴電流的SOA。由反向最大集電極電流、最大集電極發(fā)射極電壓和最大允許電壓上升率確定。

短路安全工作區(qū)SCSOA

在電源電壓條件下，短接集電極和發(fā)射極，控制IGBT不損壞的最大堅(jiān)持時(shí)間。SCSOA在電機(jī)控制中很重要。學(xué)習(xí)準(zhǔn)備絕緣門雙極晶體管IGBT

具有MOSFET和BJT結(jié)構(gòu)，電子和空穴都參與導(dǎo)電的雙極型半導(dǎo)體器件；電壓控制，驅(qū)動(dòng)電路比MOSFET復(fù)雜，反偏柵極可對(duì)消除緩沖區(qū)的少子掃除產(chǎn)生作用，只是防止誤觸發(fā)；通態(tài)壓降比MOSFET小，不超過(guò)二極管的通態(tài)壓降；開(kāi)關(guān)速度由dvge/dt決定，介于BJT和MOSFET之間，~100kHz；為防止寄生的SCR擎住效應(yīng)，IC不超過(guò)ICRM；近似矩形的SOA，小功率應(yīng)用無(wú)需要浪涌抑制電路；IGBT向高頻、高耐壓、大電流密度、低通態(tài)壓降