自从摩尔定律被提出后,芯片内置的晶体管数量开始以高速增长趋势发展,其中的绝缘栅双极晶体管因其特点广受关注,常应用在多种行业,今天我们将为小伙伴们科普绝缘栅双极晶体管。
一般来说,电力晶体管GTR的特点是双极性,由电流驱动,有电导调制效应,通流能力强。但缺点是开关速度极低,所需驱动功率大,驱动电路复杂。电力场效应管MOSFET的优点是单极性,由电压驱动,开关速度快,输入阻抗高,热稳定性和,所需驱动功率小,驱动电路简单。而结合二者的优点而成的复核期间就是绝缘栅双极晶体管(IGBT),备受半导体厂商青睐,已在多种行业替代了GTR和部分的MOSFET,开始成为电源电路中小功率电力电子设备的主导器件。
常见的IGBT是三端器件,主要为栅极G、集电极C和发射极
额,如图所示,J表示PN结。IGBT的驱动原理与电力MOSFET基本上相同,属于场控器件,所以它的导通与终端皆由栅射极电压UGE决定。当需要导通时,UGE大于开启电压,MOSFET内形成通道,为晶体管提供基极电流,IGBT导通;导通时有一压降,电导调制效应使电阻RN减小,使通态压降小。当需要关断时,栅射极间施加反压或不加信号,MOSFET内的沟道消失,晶体管的基极电流被切断,IGBT关断。
IGBT的特点及参数特性:
1、开关速度高,开关损耗小
当电压在1000V以上时,开关损耗仅有GTR的1/10,与MOSFET相当;
2、耐脉冲电流冲击能力
相同电压和电流定额时,安全工作区比GTR大,且具有耐脉冲电流冲击能力;
3、通态压降低
IGBT的通态压降比MOSFET低,特别是在电流大的区域;
4、输入阻抗高
IGBT的输入阻抗高,输入特性与MOSFET类似。
5、耐压和通流能力高
和MOSFET、GTR相比,IGBT的耐压和通流能力高,也能保持开关频率高的特点。
为使用方便,IGBT往往与反并联的快速二极管封装在一起,制作成模块从而成为逆导器件。
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