PWM DC/DC轉換器絕緣柵雙極晶體管IGBT

　　絕緣柵雙極晶體管IGBT（INSu1ated Gate Bipolar Transistor）是一種新型的復合功率開(kāi)關(guān)器件。如圖（a）為IGBT芯片的基本結構圖，可以看出 ，IGBT比N型溝道的MOSFET多一個(gè)P＋層。

　　IGBT的特點(diǎn)如下。

　?。?）IGBT是一種電壓控制的功率開(kāi)關(guān)器件：IGBT等效于用MOSFET做驅動(dòng)級的一種壓控功率開(kāi)關(guān)器件。

　?。?）IGBT比MOSFET的耐壓高，電流容量大：IGBT導通時(shí)正載流子從P＋層流人N型區并在N型區積蓄，加強了電導調制效應，這就使IGBT在導通時(shí) 呈現的電阻比高壓（300V以上）MOSFET低得多，因而IGBT容易實(shí)現高壓大電流。前級是個(gè)電流較小的MOSFET，允許導通電阻較大，Nˉ層可以適當 地加厚，耐壓可以提高。

　?。?）開(kāi)通速度比MOSFET快：由于IGBT中小電流MOSFET的開(kāi)通速度很快，在開(kāi)通之初后級PNP型晶體管的基極電流上升很快，使IGBT的開(kāi)通速度不 但比雙極性晶體管快，而且開(kāi)通延遲時(shí)間td（ON）比同容量的MOSFET還短。

　?。?）關(guān)斷速度比MOSFET慢：雖然IGBT中前級MOSFET的關(guān)斷速度很快，但后級PNP型晶體管是少子功率的開(kāi)關(guān)器件，少數載流子要有復合、擴散和 消失的時(shí)間，在電流迅速下降到約1/3時(shí)，下降速度明顯變慢，俗稱(chēng)“拖尾”。后級PNP型管的集一射極之間有基一射極PN結壓降和MOSFET的壓 降，故集一射極不進(jìn)入深飽和狀態(tài)，關(guān)斷速度較快。隨著(zhù)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，關(guān)斷速度也有明顯的提高。

　　IGBT的輸出特性如圖（d）所示，為低壓區輸出特性。

　　如圖 IGBT開(kāi)關(guān)管

　?。?）電壓型控制特性。

　?。?）即使在集電極電流Ic很小時(shí)，UCE也只少有一個(gè)PN結的壓降（約0.7V），這就是IGBT為什么不做成低壓開(kāi)關(guān)器件的原因。

　?。?）雖然柵極電壓UCE不很大（如7V），也能輸出一定的集電極電流Ic但通態(tài)壓降UCE（on）較大。當柵極電壓UCE增大到15V時(shí)，通態(tài)壓降UCE（on）明顯減小。