东芝智能igbt模块的工作特性,静态特性igbt的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。igbt的伏安特性是指以栅源电压ugs为参变量时,漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压 ugs的控制,ugs越高,id越大。它与gtr的输出特性相似,也可分为饱和区1,放大区2和击穿特性3部分。在截止状态下的igbt,正向电压由j2结承担,反向电压由j1结承担。如果无n+缓冲区,则正反向阻断电压可以做到同样水平,东芝智能igbt模块原理与特性介绍缓冲区后,反向关断电压只能达到几十伏水平,因此限制了igbt的某些应用范围。 igbt的转移特性是指输出漏极电流id与栅源电压ugs之间的关系曲线。它与mosfet的转移特性相同,当栅源电压小于开启电压ugs(th) 时,igbt处于关断状态。在igbt导通后的大部分漏极电流范围内, id 与 ugs 呈线性关系。高栅源电压受大漏极电流限制,其佳值一般取为15v 左右。igbt的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。igbt处于导通态时,由于它的pnp晶体管为宽基区晶体管,所以其b值极低。尽管等效电路为达林顿结构,但流过mosfet的电流成为igbt总电流的主要部分。此时,通态电压 uds(on) 可用下式表示 uds(on) = uj1 + udr + idroh 式中 uj1 —— ji 结的正向电压,其值为 0.7 ~1v ;udr ——扩展电 阻 rdr 上的压降;roh ——沟道电阻。通态电流ids可用下式表示: ids=(1+bpnp)imos 式中 imos ——流过 mosfet 的电流。由于n+区存在电导调制效应,所以igbt的通态压降小,耐压1000v的igbt通态压降为2 ~ 3v。igbt处于断态时,只有很小的泄漏电流存在。动态特性igbt在开通过程中,大部分时间是作为mosfet来运行的,只是在漏源电压uds下降过程后期,pnp晶体管由放大区至饱和,又增加了一段延迟时间。
实际应用中常给出的漏极电流开通时间ton即为td (on) tri之和。漏源电压的下降时间由tfe1和tfe2组成。igbt的触发和关断要求给其栅极和基极之间加上正向电压和负向电压,栅极电压可由不同的驱动电路产生。当选择这些驱动电路时,必须基于以下的参数来进行,器件关断偏置的要求、栅极电荷的要求、耐固性要求和电源的情况。因为igbt栅极,发射极阻抗大,故可使用mosfet驱动技术进行触发,不过由于igbt的输入电容较 mosfet为大,故igbt的关断偏压应该比许多mosfet驱动电路提供的偏压更高。igbt在关断过程中,漏极电流的波形变为两段。因为mosfet关断后,pnp晶体管的存储电荷难以迅速消除,造成漏极电流较长的尾部时间,td(off)为关断延迟时间,trv为电压uds(f)的上升时间。