解析IGBT的工作原理及作用

　　本文通過(guò)等效電路分析，通俗易懂的講解IGBT的工作原理和作用，并精簡(jiǎn)的指出了IGBT的特點(diǎn)?？梢哉f(shuō)，IGBT是一個(gè)非通即斷的開(kāi)關(guān)，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。

　　IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應管)組成的復合全控型電壓驅動(dòng)式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動(dòng)電流較大;MOSFET驅動(dòng)功率很小，開(kāi)關(guān)速度快，但導通壓降大，載流密度小。

　　IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。

　　目前國內缺乏高質(zhì)量IGBT模塊，幾乎全部靠進(jìn)口。絕緣柵雙極晶體管(IGBT)是高壓開(kāi)關(guān)家族中最為年輕的一位。由一個(gè)15V高阻抗電壓源即可便利的控制電流流通器件從而可達到用較低的控制功率來(lái)控制高電流。

　　IGBT的工作原理和作用通俗易懂版：

　　IGBT就是一個(gè)開(kāi)關(guān)，非通即斷，如何控制他的通還是斷，就是靠的是柵源極的電壓，當柵源極加+12V(大于6V,一般取12V到15V)時(shí)IGBT導通，柵源極不加電壓或者是加負壓時(shí)，IGBT關(guān)斷，加負壓就是為了可靠關(guān)斷。

　　IGBT沒(méi)有放大電壓的功能，導通時(shí)可以看做導線(xiàn)，斷開(kāi)時(shí)當做開(kāi)路。

　　IGBT有三個(gè)端子，分別是G,D,S,在G和S兩端加上電壓后，內部的電子發(fā)生轉移(半導體材料的特點(diǎn)，這也是為什么用半導體材料做電力電子開(kāi)關(guān)的原因)，本來(lái)是正離子和負離子一一對應，半導體材料呈中性，但是加上電壓后，電子在電壓的作用下，累積到一邊，形成了一層導電溝道，因為電子是可以導電的，變成了導體。如果撤掉加在GS兩端的電壓，這層導電的溝道就消失了，就不可以導電了，變成了絕緣體。

　　IGBT的工作原理和作用電路分析版：

　　IGBT的等效電路如圖1所示。由圖1可知，若在IGBT的柵極和發(fā)射極之間加上驅動(dòng)正電壓，則MOSFET導通，這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導通;若IGBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V,則MOSFET截止，切斷PNP晶體管基極電流的供給，使得晶體管截止。

　　圖1 IGBT的等效電路

　　由此可知，IGBT的安全可靠與否主要由以下因素決定：

　　--IGBT柵極與發(fā)射極之間的電壓;

　　--IGBT集電極與發(fā)射極之間的電壓;

　　--流過(guò)IGBT集電極-發(fā)射極的電流;

　　--IGBT的結溫。

　　如果IGBT柵極與發(fā)射極之間的電壓，即驅動(dòng)電壓過(guò)低，則IGBT不能穩定正常地工作，如果過(guò)高超過(guò)柵極-發(fā)射極之間的耐壓則IGBT可能永久性損壞;同樣，如果加在IGBT集電極與發(fā)射極允許的電壓超過(guò)集電極-發(fā)射極之間的耐壓，流過(guò)IGBT集電極-發(fā)射極的電流超過(guò)集電極-發(fā)射極允許的最大電流，IGBT的結溫超過(guò)其結溫的允許值，IGBT都可能會(huì )永久性損壞。

　　絕緣柵極雙極型晶體管(IGBT)