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杏彩体育:必看!IGBT基础知识汇总!
,是由(BJT)双极型三极管和绝缘栅型场效应管(MOS)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有(MOSFET)金氧半场效
GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;(因为Vbe=0.7V,而Ic可以很大(跟PN结材料和厚度有关))MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。(因为MOS管有Rds,如果Ids比较大,就会导致Vds很大)
IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
IGBT与MOSFET不同,内部没有寄生的反向二极管,因此在实际使用中(感性负载)需要搭配适当的快恢复二极管。
1、集电极-发射极额定电压UCES是IGBT在截止状态下集电极与发射极之间能够承受的最大电压,一般UCES小于或等于器件的雪崩击穿电压。
2、栅极-发射极额定电压UGE是IGBT栅极与发射极之间允许施加的最大电压,通常为20V。栅极的电压信号控制IGBT的导通和关断,其电压不可超过UGE。
4、集电极-发射极饱和电压UCE是IGBT在饱和导通状态下,集电极与发射极之间的电压降。该值越小,则管子的功率损耗越小。
5、开关频率在IGBT的使用说明书中,开关频率是以开通时间tON、下降时间t1和关断时间tOFF给出的,根据这些参数可估算出IGBT的开关频率,一般可达30~40kHz。在变频器中,实际使用的载波频率大多在15kHz以下。
IGBT静态特性曲线包括转移特性曲线和输出特性曲线:其中左侧用于表示IC-VGE关系的曲线叫做转移特性曲线,右侧表示IC-VCE关系的曲线叫做输出特性曲线、转移特性曲线
这里MOSFET的栅源电压VGS类似于IGBT的栅射电压VGE,漏极电流ID类似于IGBT的集电极电流IC。IGBT中,当VGE≥VGE(th)时,IGBT表面形成沟道,器件导通。
其中当VDS0且较小时,ID随着VDS的增大而增大,这部分区域在MOSFET中称为可变电阻区,在IGBT中称为非饱和区;
当VDS继续增大,ID-VDS的斜率逐渐减小为0时,该部分区域在MOSFET中称为恒流区,在IGBT中称为饱和区;
这主要是由于IGBT在导通初期,发射极P+/N-结需要约为0.7V的电压降使得该结从零偏转变为正偏所导致的。
2、IGBT额定电流的选择以30kW变频器为例,负载电流约为79A,由于负载电气启动或加速时,电流过载,一般要求1分钟的时间内,承受1.5倍的过流,择最大负载电流约为119A ,建议选择150A电流等级的IGBT。
(1)栅电压IGBT工作时,必须有正向栅电压,常用的栅驱动电压值为15~187,最高用到20V, 而棚电压与栅极电阻Rg有很大关系,在设计IGBT驱动电路时, 参考IGBT Datasheet中的额定Rg值,设计合适驱动参数,保证合理正向栅电压。因为IGBT的工作状态与正向棚电压有很大关系,正向栅电压越高,开通损耗越小,正向压降也咯小。