電力電子技術(shù)-新能源變換技術(shù)教學(xué)課件：2.5 IGBT

新能源變換技術(shù)

IGBT功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管PowerMOSFET絕緣門(mén)極晶體管IGBT一、絕緣門(mén)極晶體管（IGBT）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。一、絕緣門(mén)極晶體管（IGBT）優(yōu)點(diǎn)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)。結(jié)合了MOSFET和GTR的特點(diǎn)具有輸入通態(tài)電壓低，耐壓高和承受電流大的優(yōu)點(diǎn)。一、絕緣門(mén)極晶體管（IGBT）適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)交流電機(jī)變頻器開(kāi)關(guān)電源照明電路牽引傳動(dòng)

IGBT的結(jié)構(gòu)和基本工作原理漏極D柵極G源極SIGBT是三端器件漏極稱(chēng)為集電極C源極稱(chēng)為發(fā)射極E二、IGBT的結(jié)構(gòu)和基本工作原理（1）IGBT的基本結(jié)構(gòu)（a）內(nèi)部結(jié)構(gòu)二、IGBT的結(jié)構(gòu)和基本工作原理（1）IGBT的基本結(jié)構(gòu)IGBT比功率MOSFET多一層P+注入?yún)^(qū)，因而形成了一個(gè)大面積的P+N+結(jié)J1。使得IGBT導(dǎo)通時(shí)由P+注入?yún)^(qū)向N基區(qū)發(fā)射少數(shù)載流子。從而對(duì)漂移區(qū)電導(dǎo)率進(jìn)行調(diào)制，使得IGBT具有很強(qiáng)的通流能力。二、IGBT的結(jié)構(gòu)和基本工作原理（1）IGBT的基本結(jié)構(gòu)（b）簡(jiǎn)化等效電路IGBT是以GTR為主導(dǎo)器件MOSFET為驅(qū)動(dòng)器件的復(fù)合管RN為晶體管基區(qū)內(nèi)的調(diào)制電阻二、IGBT的結(jié)構(gòu)和基本工作原理（1）IGBT的基本結(jié)構(gòu)（a）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（b）簡(jiǎn)化等效電路（c）電氣圖形符號(hào)二、IGBT的結(jié)構(gòu)和基本工作原理（2）工作原理

IGBT的驅(qū)動(dòng)原理與功率MOSFET基本相同，是一種壓控型器件。其導(dǎo)通和關(guān)斷是由柵極和發(fā)射極間的電壓UGE決定的。二、IGBT的結(jié)構(gòu)和基本工作原理當(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。當(dāng)UGE為正且大于開(kāi)啟電壓UGE(th)MOSFET內(nèi)形成溝道，并為晶體管提供基極電流使其導(dǎo)通。關(guān)斷導(dǎo)通二、IGBT的結(jié)構(gòu)和基本工作原理（2）工作原理在此處添加您的文本內(nèi)容在此處添加您的文本內(nèi)容在此處添加您的文本內(nèi)容PNP晶體管與N溝道MOSFET組合而成的IGBT稱(chēng)為N溝道IGBT，記為N-IGBT。P溝道IGBTN-IGBT和P-IGBTP-IGBTIGBT實(shí)際應(yīng)用中以N溝道IGBT為多IGBT的基本特性與主要參數(shù)靜態(tài)特性輸出特性IGBT的基本特性三、IGBT的基本特性與主要參數(shù)（1）IGBT的基本特性

IGBT的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性分別描述器件的控制能力和工作狀態(tài)。靜態(tài)特性轉(zhuǎn)移特性輸出特性IGBT控制能力工作狀態(tài)三、IGBT的基本特性與主要參數(shù)（1）IGBT的基本特性集電極電流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。（a）轉(zhuǎn)移特性三、IGBT的基本特性與主要參數(shù)（1）IGBT的基本特性

IGBT的輸出特性，也稱(chēng)伏安特性，描述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。輸出特性（b）輸出特性此特性與GTR的輸出特性相似，不同的是參考變量。IGBTGTR柵射電壓UGE基極電流IB（b）輸出特性正向阻斷區(qū)有源區(qū)飽和區(qū)當(dāng)uCE<0，IGBT為反向阻斷工作狀態(tài)。三、IGBT的基本特性與主要參數(shù)（1）IGBT的基本特性在電力電子電路中，IGBT工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，因而是在正向阻斷區(qū)和飽和區(qū)之間來(lái)回轉(zhuǎn)換。（b）輸出特性IGBT的主要參數(shù)有三個(gè)①集電極—發(fā)射極額定電壓UCES三、IGBT的基本特性與主要參數(shù)（2）主要參數(shù)電壓值是廠家根據(jù)器件的雪崩擊穿電壓而規(guī)定的，是柵極-發(fā)射極短路時(shí)IGBT能承受的耐壓值，即UCES值小于等于雪崩擊穿電壓。①集電極—發(fā)射極額定電壓UCES②柵極—發(fā)射極額定電壓UGES三、IGBT的基本特性與主要參數(shù)（2）主要參數(shù)IGBT是電壓控制器件，通過(guò)加到柵極的電壓信號(hào)控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷。UGES是柵極控制信號(hào)的電壓額定值。IGBT的UGES值大部分為+20V，使用中不能超過(guò)該值。①集電極—發(fā)射極額定電壓UCES②柵極—發(fā)射極額定電壓UGES③額定集電極電流IC三、IGBT的基本特性與主要參數(shù)（2）主要參數(shù)該參數(shù)給出了IGBT在導(dǎo)通時(shí)能流過(guò)管子的持續(xù)最大電