IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一種雙極性功率半導(dǎo)體器件,由BJT(雙極型三極管)和MOS管復(fù)合而成,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn),特別是50OV以上應(yīng)用中的功率損失相當(dāng)?shù)?。雖然可以通過(guò)工藝技術(shù)提高BT的性能,但無(wú)法從根本上解決BJT的電荷存儲(chǔ)時(shí)間(STORAGE TIME)問(wèn)題。也就是說(shuō),BJT在關(guān)閉時(shí)需耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間,不適合高速切換的應(yīng)用,但完全滿(mǎn)足市電供電的應(yīng)用。
IGBT基本特性包括靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性,其中靜態(tài)特性由輸出特性和轉(zhuǎn)移特性組成,動(dòng)態(tài)特性描述IGBT器件開(kāi)關(guān)過(guò)程。
IGBT的主要參數(shù)
(1)額定集電極—發(fā)射極電壓u。,?!谑覝叵拢琁GBT所允許的 集電極—發(fā)射極問(wèn)電壓,一般為其擊穿電壓U(BR) CEO的60 %~80%。其單位為V;
(2)額定柵極—發(fā)射極電壓UGER ——在室溫下,當(dāng) IGBT的集電極—發(fā)射極間電壓為UCER時(shí),柵極—發(fā)射極問(wèn)允許施加的 電壓,一般小于20V。其單位為V;
(3)集電極通態(tài)電流Ic——在室溫下,當(dāng) IGBT導(dǎo)通時(shí),集電極允許通過(guò)的 電流的有效值稱(chēng)為IGBT的額定電流,用ICE表示;而允許通過(guò)的峰值電流用ICM表示。在電流脈沖寬度為1μs時(shí),ICM≈2ICE,其單位為A;
(4)集電極 功耗PCM ——在室溫下,IGBT集電極允許的 功耗。其單位為W;
(5)柵極漏電流 IGEO——在室溫下,當(dāng) UCE= 0V、柵極—發(fā)射極電壓為其額定值UGER時(shí),IGBT柵極—發(fā)射極間的電流。其單位為μA;
(6)集電極斷態(tài)電流 ICES一一在室溫下,當(dāng)集電極—發(fā)射極間電壓為額定值UCER,柵極—發(fā)射極電壓UGE =0時(shí)的集電極電流,即集電極漏電流。其單位為mA;
(7)柵極—發(fā)射極開(kāi)啟電壓UGE(th)——在室溫下,IGBT從關(guān)斷狀態(tài)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),柵極—發(fā)射極間電壓。其單位為V;
(8)集電極—發(fā)射極飽和電壓UCE(sat)—— 在室溫下,集電極—發(fā)射極間的電壓降,一般為3V以下。其單位為V;
(9)柵極電容C,。,-IGBT柵極—發(fā)射極間的輸入 電容,一般為3000一 30000pF;
(10)導(dǎo)通延遲時(shí)間td——在室溫下,柵極-發(fā)射極問(wèn)電壓從反向偏置變到UGE=UGE(th)所需的時(shí)間。其單位為μs或ns;
(11)電流上升時(shí)間tir——在室溫下,在導(dǎo)通過(guò)程中,從柵極—發(fā)射極電壓達(dá)到開(kāi)啟電壓UGE(th)起,到集電極電流達(dá)到 ICM所需的時(shí)間。其單位為μs或ns;
(12)電壓下降時(shí)間tuf——在室溫下,在導(dǎo)通過(guò)程中,從.IGBT的集電極—發(fā)射極間電壓開(kāi)始下降起,到集電極—發(fā)射極電壓達(dá)到飽和電壓UCE(sat)所需的時(shí)間。其單位為vs或ns;
(13)導(dǎo)通時(shí)間ton——ton=td+tir+tuf。其單位為μs或ns;
(14)存儲(chǔ)時(shí)間ts——在室溫下,在關(guān)斷過(guò)程中,從IGBT的柵極—發(fā)射極開(kāi)始下降起,到柵極—發(fā)射極電壓下降到UGE=UGE(th),集電極電流開(kāi)始下降所需的時(shí)間。其單位為μs或ns;
(15)電壓上升時(shí)間tur——在室溫下,在關(guān)斷過(guò)程中,從IGBT的集電極電流開(kāi)始下降起,到因di/dt的作用產(chǎn)生電壓過(guò)沖所需的時(shí)間。其單位為μs或ns;
(16)電流下降時(shí)間tif ——在室溫下,在關(guān)斷過(guò)程中,從IGBT的集電極—發(fā)射極間產(chǎn)生電壓過(guò)沖起,到集電極電流下降到集電極—發(fā)射極漏電流所需的時(shí)間。其單位為μs或ns;
(17)關(guān)斷時(shí)間toff——toff=ts+tur+tif。其單位為μs或ns;
(18) du/dt-在室溫下,IGBT不產(chǎn)生誤導(dǎo)通,集電極—發(fā)射極問(wèn)所能承受的 的電壓上升率。其單位為V/μs;
(19)熱阻Rθ——在室溫下,單位功耗引起 IGBT管芯的溫升。其單位為℃/W;
(20) 允許結(jié)溫TjM ——IGBT所允許的 結(jié)溫。其單位為℃。TjM與IGBT的封裝形式有關(guān)。對(duì)于塑封單管IGBT,TjM =125℃;對(duì)于模塊化封裝的IGBT,TjM=150℃。
PT-IGBT與NPT-IGBT的區(qū)別
PT-IGBT與NPT-IGBT是同是采用溝槽柵或平面柵技術(shù),但是他們的發(fā)展方向不一致。
·PT-IGBT:采用平面柵或者溝槽柵,技術(shù)改進(jìn)的主要方向是控制載流子壽命和優(yōu)化N+緩沖區(qū)。
·NPT-IGBT:采用平面柵或者溝槽柵,技術(shù)改進(jìn)的主要方向是減小芯片厚度。
評(píng)論
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