IGBT電源模塊通過集成MOSFET的柵極絕緣層與GTR的雙極型導(dǎo)電機(jī)制,實(shí)現(xiàn)低損耗高頻開關(guān)功能。其柵極電壓控制導(dǎo)通狀態(tài),當(dāng)施加正向電壓時(shí)形成導(dǎo)電溝道,集電極-發(fā)射極間呈現(xiàn)低阻抗特性 [1]主要部署于高壓能量轉(zhuǎn)換場(chǎng)景:1.工業(yè)控制:驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng),提升變頻器能效;2.電力交通:高鐵牽引變流器的**功率單元;3.新能源系統(tǒng):光伏逆變器和風(fēng)電變流裝置的功率調(diào)節(jié)模塊;4.智能電網(wǎng):柔性直流輸電系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn) [1]。靜態(tài)特性伏安特性:反映導(dǎo)通狀態(tài)下電流與電壓關(guān)系轉(zhuǎn)移特性:描述柵極電壓對(duì)集電極電流的控制能力任何指針式萬用表皆可用于檢測(cè)IGBT。吳中區(qū)使用IGBT模塊聯(lián)系方式
門極輸入電容Cies 由CGE 和CGC 來表示,它是計(jì)算IGBT 驅(qū)動(dòng)器電路所需輸出功率的關(guān)鍵參數(shù)。該電容幾乎不受溫度影響,但與IGBT集電極-發(fā)射極電壓VCE 的電壓有密切聯(lián)系。在IGBT數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的電容Cies 的值,在實(shí)際電路應(yīng)用中不是一個(gè)特別有用的參數(shù),因?yàn)樗峭ㄟ^電橋測(cè)得的,在測(cè)量電路中,加在集電極上C 的電壓一般只有25V(有些廠家為10V),在這種測(cè)量條件下,所測(cè)得的結(jié)電容要比VCE=600V 時(shí)要大一些(如圖2)。由于門極的測(cè)量電壓太低(VGE=0V )而不是門極的門檻電壓,在實(shí)際開關(guān)中存在的米勒效應(yīng)(Miller 效應(yīng))在測(cè)量中也沒有被包括在內(nèi),在實(shí)際使用中的門極電容Cin值要比IGBT 數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的電容Cies 值大很多。因此,在IGBT數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的電容Cies值在實(shí)際應(yīng)用中**只能作為一個(gè)參考值使用。吳中區(qū)應(yīng)用IGBT模塊報(bào)價(jià)在柵極連線中串聯(lián)小電阻也可以抑制振蕩電壓。
導(dǎo)通壓降電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使電阻RN減小,使通態(tài)壓降小。關(guān)斷當(dāng)在柵極施加一個(gè)負(fù)偏壓或柵壓低于門限值時(shí),溝道被禁止,沒有空穴注入N-區(qū)內(nèi)。在任何情況下,如果MOSFET電流在開關(guān)階段迅速下降,集電極電流則逐漸降低,這是因?yàn)閾Q向開始后,在N層內(nèi)還存在少數(shù)的載流子(少子)。這種殘余電流值(尾流)的降低,完全取決于關(guān)斷時(shí)電荷的密度,而密度又與幾種因素有關(guān),如摻雜質(zhì)的數(shù)量和拓?fù)?,層次厚度和溫度。少子的衰減使集電極電流具有特征尾流波形,集電極電流引起以下問題:功耗升高;交叉導(dǎo)通問題,特別是在使用續(xù)流二極管的設(shè)備上,問題更加明顯。
當(dāng)晶閘管全部導(dǎo)通時(shí),靜態(tài)閂鎖出現(xiàn)。只在關(guān)斷時(shí)才會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)閂鎖。這一特殊現(xiàn)象嚴(yán)重地限制了安全操作區(qū)。為防止寄生NPN和PNP晶體管的有害現(xiàn)象,有必要采取以下措施:一是防止NPN部分接通,分別改變布局和摻雜級(jí)別。二是降低NPN和PNP晶體管的總電流增益。此外,閂鎖電流對(duì)PNP和NPN器件的電流增益有一定的影響,因此,它與結(jié)溫的關(guān)系也非常密切;在結(jié)溫和增益提高的情況下,P基區(qū)的電阻率會(huì)升高,破壞了整體特性。因此,器件制造商必須注意將集電極最大電流值與閂鎖電流之間保持一定的比例,通常比例為1:5。 [2]此時(shí)即可判斷IGBT 是好的。
2、轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)器的功率損耗電容電感都是無功元件,如果沒有柵極電阻,驅(qū)動(dòng)功率就將絕大部分消耗在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的輸出管上,使其溫度上升很多。3、調(diào)節(jié)功率開關(guān)器件的通斷速度柵極電阻小,開關(guān)器件通斷快,開關(guān)損耗??;反之則慢,同時(shí)開關(guān)損耗大。但驅(qū)動(dòng)速度過快將使開關(guān)器件的電壓和電流變化率**提高,從而產(chǎn)生較大的干擾,嚴(yán)重的將使整個(gè)裝置無法工作,因此必須統(tǒng)籌兼顧。二、柵極電阻的選取1、柵極電阻阻值的確定各種不同的考慮下,柵極電阻的選取會(huì)有很大的差異。初試可如下選?。喝绻姌O與發(fā)射極間存在高電壓,則有可能使IGBT發(fā)熱及至損壞。姑蘇區(qū)新型IGBT模塊私人定做
1979年,MOS柵功率開關(guān)器件作為IGBT概念的先驅(qū)即已被介紹到世間。吳中區(qū)使用IGBT模塊聯(lián)系方式
冊(cè)中所給出的輸入電容Cies值近似地估算出門極電荷:如果IGBT數(shù)據(jù)表給出的Cies的條件為VCE = 25 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz,那么可以近似的認(rèn)為Cin=4.5Cies,門極電荷 QG ≈ ΔUGE · Cies · 4.5 = [ VG(on) - VG(off) ] · Cies · 4.5Cies : IGBT的輸入電容(Cies 可從IGBT 手冊(cè)中找到)如果IGBT數(shù)據(jù)表給出的Cies的條件為VCE = 10 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz,那么可以近似的認(rèn)為Cin=2.2Cies,門極電荷 QG ≈ ΔUGE · Cies · 2.2 = [ VG(on) - VG(off) ] · Cies · 2.2Cies : IGBT的輸入電容(Cies 可從IGBT 手冊(cè)中找到)如果IGBT數(shù)據(jù)手冊(cè)中已經(jīng)給出了正象限的門極電荷曲線,那么只用Cies 近似計(jì)算負(fù)象限的門極電荷會(huì)更接近實(shí)際值:吳中區(qū)使用IGBT模塊聯(lián)系方式
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