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晶閘管的正向漏電流比一般硅二極管反向漏電流大,且隨著管子正向陽極電壓升高而增大。當陽極電壓升到足夠大時,會使晶閘管導通,稱為正向轉(zhuǎn)折或“硬開通”。多次硬開通會損壞管子。2.晶閘管加上正向陽極電壓后,還必須加上觸發(fā)電壓,并產(chǎn)生足夠的觸發(fā)電流,才能使晶閘管從阻斷轉(zhuǎn)為導通。觸發(fā)電流不夠時,管子不會導通,但此時正向漏電流隨著增大而增大。晶閘管只能穩(wěn)定工作在關斷和導通兩個狀態(tài),沒有中間狀態(tài),具有雙穩(wěn)開關特性。是一種理想的無觸點功率開關元件。3.晶閘管一旦觸發(fā)導通,門極完全失去控制作用。要關斷晶閘管,必須使陽極電流《維持電流,對于電阻負載,只要使管子陽極電壓降為零即可。為了保證晶閘管可靠迅速關斷,通常在管子陽極電壓互降為零后,加上一定時間的反向電壓。晶閘管主要特性參數(shù)1.正反向重復峰值電壓——額定電壓(VDRM、VRRM取其小者)2.額定通態(tài)平均電流IT(AV)——額定電流(正弦半波平均值)3.門極觸發(fā)電流IGT,門極觸發(fā)電壓UGT,(受溫度變化)4.通態(tài)平均電壓UT(AV)即管壓降5.維持電流IH與掣住電流IL6.開通與關斷時間晶閘管合格證基本參數(shù)IT(AV)=A。 西門康的IGBT,除了電動汽車用的650V以外,都是工業(yè)等級的。廣西SEMIKRON西門康IGBT模塊廠家供應
因為高速開斷和關斷會產(chǎn)生很高的尖峰電壓,及有可能造成IGBT自身或其他元件擊穿。(3)IGBT開通后,驅(qū)動電路應提供足夠的電壓、電流幅值,使IGBT在正常工作及過載情況下不致退出飽和而損壞。(4)IGBT驅(qū)動電路中的電阻RG對工作性能有較大的影響,RG較大,有利于抑制IGBT的電流上升率及電壓上升率,但會增加IGBT的開關時間和開關損耗;RG較小,會引起電流上升率增大,使IGBT誤導通或損壞。RG的具體數(shù)據(jù)與驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)及IGBT的容量有關,一般在幾歐~幾十歐,小容量的IGBT其RG值較大。(5)驅(qū)動電路應具有較強的抗干擾能力及對IG2BT的保護功能。IGBT的控制、驅(qū)動及保護電路等應與其高速開關特性相匹配,另外,在未采取適當?shù)姆漓o電措施情況下,G—E斷不能開路。四、IGBT的結(jié)構(gòu)IGBT是一個三端器件,它擁有柵極G、集電極c和發(fā)射極E。IGBT的結(jié)構(gòu)、簡化等效電路和電氣圖形符號如圖所示。如圖所示為N溝道VDMOSFFT與GTR組合的N溝道IGBT(N-IGBT)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖。IGBT比VDMOSFET多一層P+注入?yún)^(qū),形成丁一個大面積的PN結(jié)J1。由于IGBT導通時由P+注入?yún)^(qū)向N基區(qū)發(fā)射少子,因而對漂移區(qū)電導率進行調(diào)制,可仗IGBT具有很強的通流能力。介于P+注入?yún)^(qū)與N-漂移區(qū)之間的N+層稱為緩沖區(qū)。 甘肅代理SEMIKRON西門康IGBT模塊不同封裝形式的IGBT,其實主要就是為了照顧IGBT的散熱。
不論漏極-源極電壓VDS之間加多大或什么極性的電壓,總有一個pn結(jié)處于反偏狀態(tài),漏、源極間沒有導電溝道,器件無法導通。但如果VGS正向足夠大,此時柵極G和襯底p之間的絕緣層中會產(chǎn)生一個電場,方向從柵極指向襯底,電子在該電場的作用下聚集在柵氧下表面,形成一個N型薄層(一般為幾個nm),連通左右兩個N+區(qū),形成導通溝道,如圖中黃域所示。當VDS>0V時,N-MOSFET管導通,器件工作。了解完以PNP為例的BJT結(jié)構(gòu)和以N-MOSFET為例的MOSFET結(jié)構(gòu)之后,我們再來看IGBT的結(jié)構(gòu)圖↓IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號黃塊表示IGBT導通時形成的溝道。首先看黃色虛線部分,細看之下是不是有一絲熟悉之感?這部分結(jié)構(gòu)和工作原理實質(zhì)上和上述的N-MOSFET是一樣的。當VGE>0V,VCE>0V時,IGBT表面同樣會形成溝道,電子從n區(qū)出發(fā)、流經(jīng)溝道區(qū)、注入n漂移區(qū),n漂移區(qū)就類似于N-MOSFET的漏極。藍色虛線部分同理于BJT結(jié)構(gòu),流入n漂移區(qū)的電子為PNP晶體管的n區(qū)持續(xù)提供電子,這就保證了PNP晶體管的基極電流。我們給它外加正向偏壓VCE,使PNP正向?qū)?,IGBT器件正常工作。這就是定義中為什么說IGBT是由BJT和MOSFET組成的器件的原因。此外,圖中我還標了一個紅色部分。
1979年,MOS柵功率開關器件作為IGBT概念的先驅(qū)即已被介紹到世間。這種器件表現(xiàn)為一個類晶閘管的結(jié)構(gòu)(P-N-P-N四層組成),其特點是通過強堿濕法刻蝕工藝形成了V形槽柵。80年代初期,用于功率MOSFET制造技術(shù)的DMOS(雙擴散形成的金屬-氧化物-半導體)工藝被采用到IGBT中來。[2]在那個時候,硅芯片的結(jié)構(gòu)是一種較厚的NPT(非穿通)型設計。后來,通過采用PT(穿通)型結(jié)構(gòu)的方法得到了在參數(shù)折衷方面的一個明顯改進,這是隨著硅片上外延的技術(shù)進步,以及采用對應給定阻斷電壓所設計的n+緩沖層而進展的[3]。幾年當中,這種在采用PT設計的外延片上制備的DMOS平面柵結(jié)構(gòu),其設計規(guī)則從5微米先進到3微米。90年代中期,溝槽柵結(jié)構(gòu)又返回到一種新概念的IGBT,它是采用從大規(guī)模集成(LSI)工藝借鑒來的硅干法刻蝕技術(shù)實現(xiàn)的新刻蝕工藝,但仍然是穿通(PT)型芯片結(jié)構(gòu)。[4]在這種溝槽結(jié)構(gòu)中,實現(xiàn)了在通態(tài)電壓和關斷時間之間折衷的更重要的改進。硅芯片的重直結(jié)構(gòu)也得到了急劇的轉(zhuǎn)變,先是采用非穿通(NPT)結(jié)構(gòu),繼而變化成弱穿通(LPT)結(jié)構(gòu),這就使安全工作區(qū)(SOA)得到同表面柵結(jié)構(gòu)演變類似的改善。這次從穿通(PT)型技術(shù)先進到非穿通(NPT)型技術(shù),是基本的,也是很重大的概念變化。這就是:穿通。 這個電壓為系統(tǒng)的直流母線工作電壓。
將igbt模塊中雙極型三極管bjt的集電極和絕緣柵型場效應管mos的漏電極斷開,并替代包含鏡像電流測試的電路中的取樣igbt,從而得到包含無柵極驅(qū)動的電流檢測的igbt芯片的等效測試電路,即圖5中的igbt芯片結(jié)構(gòu),從而得到第二發(fā)射極單元201和第三發(fā)射極單元202,此時,bjt的集電極單獨引出,即第二發(fā)射極單元201,作為測試電流的等效電路,電流檢測區(qū)域20只取bjt的空穴電流作為檢測電流,且,空穴電流與工作區(qū)域10的工作電流成比例關系,從而通過檢測電流檢測區(qū)域20中的電流即可得到igbt芯片的工作區(qū)域10的電流,避免了現(xiàn)有方法中柵極對地電位變化造成的偏差,提高了檢測電流的精度。此外,在第1表面上,電流檢測區(qū)域20設置在工作區(qū)域10的邊緣區(qū)域,且,電流檢測區(qū)域20的面積小于工作區(qū)域10的面積。此外,igbt芯片為溝槽結(jié)構(gòu)的igbt芯片,在電流檢測區(qū)域20和工作區(qū)域10的對應位置內(nèi)分別設置多個溝槽,可選的,電流檢測區(qū)域20和工作區(qū)域10可以同時設置有多個溝槽,或者,工作區(qū)域10設置有多個溝槽,本發(fā)明實施例對此不作限制說明。以及,當設置有溝槽時,在每個溝槽內(nèi)還填充有多晶硅。此外,在第1表面和第二表面之間,還設置有n型耐壓漂移層和導電層。 IGBT的開關速度低于MOSFET,但明顯高于GTR。福建哪里有SEMIKRON西門康IGBT模塊服務電話
IGBT模塊的電壓規(guī)格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關。廣西SEMIKRON西門康IGBT模塊廠家供應
具有門極輸入阻抗高、驅(qū)動功率小、電流關斷能力強、開關速度快、開關損耗小等優(yōu)點。隨著下游應用發(fā)展越來越快,MOSFET的電流能力顯然已經(jīng)不能滿足市場需求。為了在保留MOSFET優(yōu)點的前提下降低器件的導通電阻,人們曾經(jīng)嘗試通過提高MOSFET襯底的摻雜濃度以降低導通電阻,但襯底摻雜的提高會降低器件的耐壓。這顯然不是理想的改進辦法。但是如果在MOSFET結(jié)構(gòu)的基礎上引入一個雙極型BJT結(jié)構(gòu),就不僅能夠保留MOSFET原有優(yōu)點,還可以通過BJT結(jié)構(gòu)的少數(shù)載流子注入效應對n漂移區(qū)的電導率進行調(diào)制,從而有效降低n漂移區(qū)的電阻率,提高器件的電流能力。經(jīng)過后續(xù)不斷的改進,目前IGBT已經(jīng)能夠覆蓋從600V—6500V的電壓范圍,應用涵蓋從工業(yè)電源、變頻器、新能源汽車、新能源發(fā)電到軌道交通、國家電網(wǎng)等一系列領域。IGBT憑借其高輸入阻抗、驅(qū)動電路簡單、開關損耗小等優(yōu)點在龐大的功率器件世界中贏得了自己的一片領域??傮w來說,BJT、MOSFET、IGBT三者的關系就像下面這匹馬當然更準確來說,這三者雖然在之前的基礎上進行了改進,但并非是完全替代的關系,三者在功率器件市場都各有所長,應用領域也不完全重合。因此,在時間上可以將其看做祖孫三代的關系。 廣西SEMIKRON西門康IGBT模塊廠家供應
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