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IGBT工作原理概述：IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管）是一种高性能功率半导体器件，常用于控制和调节高电压和高电流的电力电子应用中。
本文将详细介绍IGBT的工作原理及其相关特性。
一、IGBT结构IGBT由三个主要部份组成：N型电流扩散层、P型基区和N型绝缘栅区。
它的结构类似于MOSFET和双极晶体管的结合体，具有MOSFET的高输入阻抗和双极晶体管的低导通压降特性。
二、IGBT工作原理1. 关断状态：当IGBT的栅极电压为0V时，处于关断状态。
此时，N型电流扩散层和N型绝缘栅区之间形成为了反向偏置的PN结，阻挠了电流的流动。
2. 开通状态：当给IGBT的栅极施加正向电压时，即使很小的电压也能引起电流的流动。
在开通状态下，栅极电压控制导通电流的大小。
3. IGBT的导通过程：当栅极电压高于临界电压时，电流开始从N型电流扩散层注入到P型基区，形成NPN型双极晶体管。
由于双极晶体管的放大作用，电流迅速增加。
同时，由于N型绝缘栅区的存在，栅极电压控制了电流的大小。
因此，IGBT具有较低的导通压降。
4. IGBT的关断过程：当栅极电压降低到临界电压以下时，电流开始减小。
在关断过程中，IGBT的关断速度取决于去除电荷的速度。
通常，通过施加负向电压或者短路栅极电压来加快关断速度。
三、IGBT的特性1. 高输入阻抗：由于IGBT的栅极绝缘层，其输入电流极小，因此具有高输入阻抗。
这使得IGBT可以被各种控制电路轻松驱动。
2. 低导通压降：IGBT的导通压降较低，这意味着在导通状态下能够减小功率损耗，提高效率。
3. 大功率承受能力：IGBT能够承受较高的电压和电流，适合于高功率应用，如变频器、电力传输、电动车等。
4. 快速开关速度：IGBT具有较快的开关速度，可以实现高频率的开关操作，适合于需要频繁开关的应用。
5. 温度依赖性：IGBT的导通压降和关断速度受温度影响较大。
简述IGBT的主要特点和工作原理一、简介IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor，是一种复合全控电压驱动功率半导体器件。
由BJT（双极晶体管）和IGFET（绝缘栅场效应晶体管）组成。
IGBT兼有MOSFET 的高输入阻抗和GTR 的低导通压降的优点。
GTR 的饱和电压降低，载流密度大，但驱动电流更大。
MOSFET的驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。
IGBT结合了以上两种器件的优点，驱动功率小，饱和电压降低。
非常适合用于直流电压600V及以上的变流系统，如交流电机、逆变器、开关电源、照明电路、牵引驱动等领域。
IGBT模块是由IGBT（绝缘栅双极晶体管）和FWD（续流二极管）通过特定的电路桥封装而成的模块化半导体产品。
封装后的IGBT模块直接应用于逆变器、UPS不间断电源等设备。
IGBT模块具有节能、安装维护方便、散热稳定等特点。
一般IGBT也指IGBT模块。
随着节能环保等理念的推进，此类产品将在市场上越来越普遍。
IGBT是能量转换和传输的核心器件，俗称电力电子器件的“CPU”，广泛应用于轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车、新能源设备等领域。
二、IGBT的结构下图显示了一种N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构。
N+区称为源极区，其上的电极称为源极（即发射极E）。
N基区称为漏区。
器件的控制区为栅极区，其上的电极称为栅极（即栅极G）。
沟道形成在栅区的边界处。
C 极和E 极之间的P 型区域称为子通道区域。
漏极区另一侧的P+ 区称为漏极注入器。
它是IGBT独有的功能区，与漏极区和子沟道区一起构成PNP双极晶体管。
它充当发射极，将空穴注入漏极，进行传导调制，并降低器件的通态电压。
《N沟道增强型绝缘栅双极晶体管》IGBT的开关作用是通过加正栅电压形成沟道，为PNP（原NPN）晶体管提供基极电流，使IGBT导通。
反之，加反向栅压消除沟道，切断基极电流，就会关断IGBT。
IGBT的工作原理和工作特性IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。
反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT关断。
IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。
当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N一层的空穴（少子），对N一层进行电导调制，减小N一层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。
IGBT的工作特性包括静态和动态两类：1．静态IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。
反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT关断。
IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。
当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N一层的空穴（少子），对N一层进行电导调制，减小N一层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。
IGBT的工作特性包括静态和动态两类：1 ．静态特性:IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。
IGBT的伏安特性是指以栅源电压Ugs为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。
输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制，Ugs越高，Id越大。
它与GTR的输出特性相似．也可分为饱和区1 、放大区2和击穿特性3部分。
在截止状态下的IGBT ，正向电压由J2结承担，反向电压由J1结承担。
如果无N+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT的某些应用范围。
IGBT的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。
它与MOSFET的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT处于关断状态。
在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内，Id与Ugs呈线性关系。
IGBT工作原理IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种重要的功率半导体器件，广泛应用于高压、高频率和高电流的电力电子系统中。
本文将详细介绍IGBT的工作原理，包括结构、工作过程和特性。
一、结构IGBT由P型衬底、N+型外延区、N型沟道区、P型沟道区和N+型漏极组成。
其中，P型衬底和N+型外延区形成PN结，N型沟道区和P型沟道区形成PNP结，N+型漏极是电流输出端。
二、工作过程1. 关态：当控制端施加正向电压时，PN结正向偏置，PNP结反向偏置。
此时，P型沟道区的空穴和N型沟道区的电子被吸引到PNP结的N型区域，形成导电通道。
电流从漏极流向源极，IGBT处于导通状态。
2. 开态：当控制端施加负向电压时，PN结反向偏置，PNP结正向偏置。
此时，导电通道被截断，电流无法通过，IGBT处于截止状态。
3. 开关过程：IGBT从关态到开态的过程称为开启过程，从开态到关态的过程称为关断过程。
在开启过程中，控制端施加正向电压，PN结逐渐正向偏置，导电通道逐渐形成，电流逐渐增大。
在关断过程中，控制端施加负向电压，PN结逐渐反向偏置，导电通道逐渐截断，电流逐渐减小。
三、特性1. 高电压能力：IGBT具有较高的耐压能力，可以承受较高的电压。
这使得IGBT在高压应用中具有优势，如电力变换器、电力传输系统等。
2. 高频特性：IGBT具有较高的开关速度和频率响应，适合于高频率应用。
这使得IGBT在交流电动机驱动、变频器等领域得到广泛应用。
3. 低开启压降：IGBT的开启压降较小，能够减少功率损耗。
这使得IGBT在低功率应用中具有优势，如电源、逆变器等。
4. 温度特性：IGBT的工作温度范围较广，能够在较高的温度下正常工作。
这使得IGBT在高温环境下的电力电子系统中具有优势。
总结：IGBT是一种重要的功率半导体器件，具有高电压能力、高频特性、低开启压降和良好的温度特性。
它的工作原理基于PN结和PNP结的正向和反向偏置，通过控制端的电压来实现导通和截断。
IGBT 的工作原理和工作特性IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP 晶体管提供基极电流，使IGBT 导通。
反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT 关断。
IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同，只需控制输入极N 一沟道MOSFET ，所以具有高输入阻抗特性。
当MOSFET 的沟道形成后，从 P+ 基极注入到 N 一层的空穴（少子），对N 一层进行电导调制，减小N一层的电阻，使IGBT 在高电压时，也具有低的通态电压。
IGBT 的工作特性包括静态和动态两类：1 ．静态特性IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。
IGBT 的伏安特性是指以栅源电压Ugs 为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。
输出漏极电流比受栅源电压Ugs 的控制，Ugs 越高，Id 越大。
它与GTR 的输出特性相似．也可分为饱和区1 、放大区2 和击穿特性3 部分。
在截止状态下的IGBT ，正向电压由J2 结承担，反向电压由J1 结承担。
如果无 N+ 缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+ 缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT 的某些应用范围。
IGBT 的转移特性是指输出漏极电流Id 与栅源电压Ugs 之间的关系曲线。
它与MOSFET 的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT 处于关断状态。
在IGBT 导通后的大部分漏极电流范围内，Id 与Ugs 呈线性关系。
最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值一般取为15V 左右。
IGBT 的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系.IGBT 处于导通态时，由于它的PNP 晶体管为宽基区晶体管，所以其B值极低。
尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET 的电流成为IGBT 总电流的主要部分。
此时，通态电压Uds(on) 可用下式表示Uds(on) ＝Uj1 ＋Udr ＋IdRoh （2 －14 ）式中Uj1 ——JI 结的正向电压，其值为0.7 ～IV ；Udr ——扩展电阻Rdr 上的压降；Roh ——沟道电阻。
IGBT工作原理和工作特性1. IGBT的基本原理IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种高压、高速开关设备，结合了MOSFET和双极晶体管（BJT）的特性。
它具有MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降。
2. IGBT的结构IGBT由N型衬底、P型衬底和N型增强层组成。
增强层上有一个PN结，形成NPN三极管结构，而P型衬底连接到集电极。
3. IGBT的工作原理当IGBT的栅极电压为零时，栅极-源极结处形成反向偏置，导通区域被截断。
当栅极电压大于阈值电压时，栅极-源极结处形成正向偏置，导通区域开始形成导电通道，电流开始流动。
4. IGBT的工作特性（1）低导通压降：IGBT的导通压降较低，可以减少功耗和热损耗。
（2）高输入阻抗：IGBT的栅极电流非常小，输入阻抗较高，可以减少输入功率和电流。
（3）高开关速度：IGBT的开关速度较快，可以实现高频率开关操作。
（4）大功率处理能力：IGBT能够处理大功率电流和高电压。
（5）可靠性：IGBT具有较高的可靠性和稳定性，适用于各种工业应用。
5. IGBT的应用领域（1）电力电子：IGBT广泛应用于电力变换器、逆变器、交流调速器等领域。
（2）电动车：IGBT用于电动车的电机驱动系统，提供高效率和高性能。
（3）可再生能源：IGBT在太阳能和风能转换系统中用于能量转换和电网连接。
（4）工业自动化：IGBT用于工业机器人、自动化控制系统和电力工具等。
6. IGBT的优势和劣势（1）优势：高压能力、低导通压降、高开关速度、可靠性高、适用于大功率应用。
（2）劣势：对静电放电敏感、温度敏感、需要驱动电路。
7. IGBT的发展趋势（1）高集成度：将多个IGBT芯片集成在一个封装中，提高功率密度和可靠性。
（2）低损耗：减少导通和开关损耗，提高能效。
（3）高温特性：提高IGBT在高温环境下的工作能力。
（4）低成本：降低生产成本，推动IGBT技术的普及和应用。
IGBT的工作原理和工作特性igbt的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给pnp电晶体提供基极电流，使igbt导通。
反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使igbt 关断。
igbt的驱动方法和mosfet基本相同，只需控制输入极n一沟道mosfet，所以具有高输入阻抗特性。
当mosfet的沟道形成后，从p+基极注入到n一层的空穴（少子），对n一层进行电导调製，减小n一层的电阻，使igbt在高电压时，也具有低的通态电压。
igbt的工作特性包括静态和动态两类：1．静态特性igbt的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。
igbt的伏安特性是指以栅源电压ugs为参变数时，漏极电流与栅极电压之间的关係曲线。
输出漏极电流比受栅源电压ugs的控制，ugs越高，id越大。
它与gtr的输出特性相似．也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性3部分。
在截止状态下的igbt，正向电压由j2结承担，反向电压由j1结承担。
如果无n+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入n+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了igbt的某些应用範围。
igbt的转移特性是指输出漏极电流id与栅源电压ugs之间的关係曲线。
它与mosfet的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压ugs(th)时，igbt处于关断状态。
在igbt导通后的大部分漏极电流範围内，id与ugs呈线性关係。
最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值一般取为15v左右。
igbt的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关係。
igbt处于导通态时，由于它的pnp 电晶体为宽基区电晶体，所以其b值极低。
儘管等效电路为达林顿结构，但流过mosfet的电流成为igbt总电流的主要部分。
此时，通态电压uds(on)可用下式表示:uds(on)＝uj1＋udr＋idroh （2－14）式中uj1——ji结的正向电压，其值为～iv；udr——扩充套件电阻rdr上的压降；roh——沟道电阻。
IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP 晶体管提供基极电流，使IGBT 导通。
反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT 关断。
IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同，只需控制输入极N 一沟道MOSFET ，所以具有高输入阻抗特性。
当MOSFET 的沟道形成后，从P+ 基极注入到N 一层的空穴(少子)，对N 一层进行电导调制，减小N 一层的电阻，使IGBT 在高电压时，也具有低的通态电压。
IGBT 的工作特性包括静态和动态两类：1 ．静态特性IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。
IGBT 的伏安特性是指以栅源电压Ugs 为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。
输出漏极电流比受栅源电压Ugs 的控制，Ugs 越高，Id越大。
它与GTR 的输出特性相似．也可分为饱和区1 、放大区2 和击穿特性3 部份。
在截止状态下的IGBT ，正向电压由J2 结承担，反向电压由J1 结承担。
如果无N+ 缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+ 缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT 的某些应用范围。
IGBT 的转移特性是指输出漏极电流Id 与栅源电压Ugs 之间的关系曲线。
它与MOSFET 的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT 处于关断状态。
在IGBT 导通后的大部份漏极电流范围内，Id 与Ugs 呈线性关系。
最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值普通取为15V 摆布。
IGBT 的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系.IGBT 处于导通态时，由于它的PNP 晶体管为宽基区晶体管，所以其B 值极低。
尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET 的电流成为IGBT 总电流的主要部份。
此时，通态电压Uds(on) 可用下式表示Uds(on) ＝Uj1 ＋Udr ＋IdRoh ( 2 －14 )式中Uj1 ——JI 结的正向电压，其值为0.7 ~ IV ；Udr ——扩展电阻Rdr 上的压降；Roh ——沟道电阻。
IGBT工作原理概述：IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种高压、高电流功率开关器件，广泛应用于电力电子领域。
本文将详细介绍IGBT的工作原理，包括结构、工作模式和特性分析。
一、结构：IGBT由PNP型晶体管和NPN型晶体管组成，两个晶体管共享一个N型区域，中间被一个绝缘层隔开。
晶体管的结构使得IGBT既具有MOSFET的高输入电阻特性，又具有Bipolar Transistor的高电流承载能力。
二、工作模式：1. 关断状态：IGBT的控制极（Gate）施加负电压，使得P型区域与N型区域之间形成反向偏置，导致晶体管的PN结截断，IGBT处于关断状态。
2. 开通状态：IGBT的控制极施加正电压，形成正向偏置，使得P型区域与N型区域之间形成导通通道。
此时，通过控制极的电流可以控制IGBT的导通和截断。
三、工作原理：1. 开通过程：当控制极施加正电压时，形成正向偏置，P型区域的空穴和N型区域的电子会相互扩散并重新组合，形成导通通道。
同时，由于控制极的电流非常小，所以可以忽略控制极的电流对导通过程的影响。
因此，IGBT的导通主要由两个PN结之间的电压来决定。
2. 关断过程：当控制极施加负电压时，形成反向偏置，导致PN结截断。
此时，由于控制极的电流非常小，所以可以忽略控制极的电流对截断过程的影响。
因此，IGBT的截断主要由两个PN结之间的电压来决定。
四、特性分析：1. 低开通电压降：IGBT的开通电压降（VCEsat）非常低，通常在1-2V之间。
这意味着在导通状态下，IGBT可以承受较低的功耗。
2. 高电流承载能力：由于IGBT具有双极型晶体管的结构，因此具有较高的电流承载能力。
普通来说，IGBT的电流承载能力可达几百安培至几千安培。
3. 快速开关速度：IGBT的开关速度较快，通常在数十纳秒至几微秒之间。
这使得IGBT在高频率应用中具有优势。
4. 温度敏感性：IGBT的导通电压降和截断电压升会随着温度的变化而变化。
ＩGBT 得工作原理与工作特性IGＢT得开关作用就是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNＰ晶体管提供基极电流,使IGＢＴ导通。
反之,加反向门极电压消除沟道,流过反向基极电流,使IGBＴ关断。
ＩGBT得驱动方法与MOSFET基本相同,只需控制输入极N一沟道MOSFＥT,所以具有高输入阻抗特性。
当MOSFＥT得沟道形成后,从Ｐ+基极注入到 N一层得空穴(少子),对N一层进行电导调制,减小N一层得电阻,使IGBT在高电压时,也具有低得通态电压。
IGBT得工作特性包括静态与动态两类:1.静态特性IGＢＴ得静态特性主要有伏安特性、转移特性与开关特性。
IGＢT得伏安特性就是指以栅源电压Ugｓ为参变量时,漏极电流与栅极电压之间得关系曲线。
输出漏极电流比受栅源电压Ugs得控制, Ｕgs越高, Id越大。
它与GTR得输出特性相似.也可分为饱与区１、放大区2与击穿特性３部分。
在截止状态下得IＧBT,正向电压由J2结承担,反向电压由J1结承担。
如果无 N+缓冲区,则正反向阻断电压可以做到同样水平,加入N+缓冲区后,反向关断电压只能达到几十伏水平,因此限制了IＧＢT得某些应用范围。
IGBT得转移特性就是指输出漏极电流Ｉｄ与栅源电压Ugs之间得关系曲线、它与MOＳFEＴ得转移特性相同,当栅源电压小于开启电压Ugs(th)时, IGBT处于关断状态。
在IGBＴ导通后得大部分漏极电流范围内, Iｄ与Ｕgs呈线性关系。
最高栅源电压受最大漏极电流限制,其最佳值一般取为１5V 左右。
IGBＴ得开关特性就是指漏极电流与漏源电压之间得关系。
IＧＢT 处于导通态时,由于它得PNP晶体管为宽基区晶体管,所以其B值极低。
尽管等效电路为达林顿结构,但流过ＭOSFET得电流成为IＧBT总电流得主要部分。
此时,通态电压Uds(oｎ)可用下式表示Uds(on)＝Uj1＋Udｒ+ ＩdRoh ( ２—14 )式中Uｊ1—- JI结得正向电压,其值为0。
IGBT 的工作原理和工作特性
IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。
反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT 关断。
IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。
当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N一层的空穴（少子），对N 一层进行电导调制，减小N一层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。
IGBT的工作特性包括静态和动态两类：
1．静态特性IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。
IGBT的伏安特性是指以栅源电压Ugs为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。
输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制，Ugs越高，Id越大。
它与GTR的输出特性相似．也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性3部分。
在截止状态下的IGBT，正向电压由J2结承担，反向电压由J1结承担。
如果无N+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT的某些应用范围。
IGBT的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。
它与MOSFET的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th)时，IGBT处于关断状态。
在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内，Id与Ugs呈线性关系。
最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值一般取为15V左右。
IGBT的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系.IGBT处于导通态时，由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管，所以其B值极低。
尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的主要部分。
此时，通态电压Uds(on)可用下式表示
Uds(on)＝Uj1＋Udr＋IdRoh（2－14）
式中Uj1——JI结的正向电压，其值为0.7～IV；
Udr——扩展电阻Rdr上的压降；
Roh——沟道电阻。
通态电流Ids可用下式表示：
Ids=(1+Bpnp)Imos(2－15）
式中Imos——流过MOSFET的电流。
由于N+区存在电导调制效应，所以IGBT的通态压降小，耐压1000V的IGBT 通态压降为2～3V。
IGBT处于断态时，只有很小的泄漏电流存在。
2．动态特性IGBT在开通过程中，大部分时间是作为MOSFET来运行的，只是在漏源电压Uds下降过程后期，PNP晶体管由放大区至饱和，又增加了一段延迟时间。
td(on)为开通延迟时间，tri为电流上升时间。
实际应用中常给出的漏极电流开通时间ton即为td(on)tri之和。
漏源电压的下降时间由tfe1和tfe2组成，如图2－58所示
IGBT在关断过程中，漏极电流的波形变为两段。
因为MOSFET关断后，PNP晶体管的存储电荷难以迅速消除，造成漏极电流较长的尾部时间，td(off)为关断延迟时间，trv为电压Uds(f)的上升时间。
实际应用中常常给出的漏极电流的下降时间Tf由图2－59中的t(f1)和t(f2)两段组成，而漏极电流的关断时间
t(off)=td(off)+trv十t(f)（2－16）
式中，td(off)与trv之和又称为存储时间。
IGBT 的驱动与保护技术
1．IGBT的驱动条件驱动条件与IGBT的特性密切相关。
设计栅极驱动电路时，应特别注意开通特性、负载短路能力和dUds／dt引起的误触发等问题。
正偏置电压Uge增加，通态电压下降，开通能耗Eon也下降，分别如图2－62a和b所示。
由图中还可看出，若十Uge固定不变时，导通电压将随漏极电流增大而增高，开通损耗将随结温升高而升高。
负偏电压一Uge直接影响IGBT的可靠运行，负偏电压增高时漏极浪涌电流明显下降，对关断能耗无显著影响，－Uge与集电极浪涌电流和关断能耗Eoff的关系分别如图2－63a和b所示。
门极电阻Rg增加，将使IGBT的开通与关断时间增加；因而使开通
与关断能耗均增加。
而门极电阻减少，则又使di/dt增大，可能引
发IGBT误导通，同时Rg上的损耗也有所增加。
具体关系如图2-64。
由上述不难得知：IGBT的特性随门板驱动条件的变化而变化,就象双极型晶体管的开关特性和安全工作区随基极驱动而变化一样。
但是IGBT所有特性不能同时最佳化。
双极型晶体管的开关特性随基极驱动条件（Ib1，Ib2）而变化。
然而，对于IGBT 来说，正如图2－63和图2－64所示，门极驱动条件仅对其关断特性略有影响。
因此，我们应将更多的注意力放在IGBT的开通、短路负载容量上。
对驱动电路的要求可归纳如下：
l）IGBT与MOSFET都是电压驱动，都具有一个2．5～5V的阈值电压，有一个容性输入阻抗，因此IGBT对栅极电荷非常敏感故驱动电路必须很可靠，要保证有一条低阻抗值的放电回路，即驱动电路与IGBT 的连线要尽量短。
2）用内阻小的驱动源对栅极电容充放电，以保证栅极控制电压Uge,有足够陡的前后沿，使IGBT的开关损耗尽量小。
另外，IGBT开通后，栅极驱动源应能提供足够的功率，使IGBT不退出饱和而损坏。
3）驱动电路要能传递几十kHz的脉冲信号。
4）驱动电平十Uge也必须综合考虑。
＋Uge增大时，IGBT通态压降和开通损耗均下降，但负载短路时的Ic增大，IGBT能承受短路电流的时间减小，对其安全不利，因此在有短路过程的设备中Uge应选得小些，一般选12～15V。
5）在关断过程中，为尽快抽取PNP管的存储电荷，须施加一负偏压Uge,但它受IGBT的G、E间最大反向耐压限制，一般取--1v—--10V。
6）在大电感负载下，IGBT 的开关时间不能太短，以限制出di/dt 形成的尖峰电压，确保IGBT 的安全。
7）由于IGBT在电力电子设备中多用于高压场合，故驱动电路与控制电路在电位上应严格隔离。
8）IGBT的栅极驱动电路应尽可能简单实用，最好自身带有对IGBT的保护功能，有较强的抗干扰能力。
IGBT 的擎住效应与安全工作区
擎住效应
在分析擎住效应之前，我们先回顾一下IGBT的工作原理（这里假定不发生擎住效应）。
1．当Uce＜0时，J3反偏，类似反偏二极管，IGBT反向阻断；
2．当Uce＞0时，在Uc<Uth的情况下，沟道未形成，IGBT正向阻断；在U。
＞Uth情况下，栅极的沟道形成，N+区的电子通过沟道进入N一漂移区，漂移到J3结，此时J3结是正偏，也向N一区注入空穴，从而在N一区产生电导调制，使IGBT正向导通。
3．IGBT的关断。
在IGBT处于导通状态时，当栅极电压减至为零，此时Ug＝0＜Uth，沟道消失，通过沟道的电子电流为零，使Ic有一个突降。
但由于N 一区注入大量电子、空穴对，IC不会立刻为零，而有一个拖尾时间。
IGBT为四层结构，体内存在一个奇生晶体管，其等效电路如图2－60所示。
在V2的基极与发射极之间并有一个扩展电阻Rbr，在此电阻上P型体区的横向空穴会产生一定压降，对J3结来说，相当于一个正偏置电压。
在规定的漏极电流范围内，这个正偏置电压不大，V2不起作用，当Id大到一定程度时，该正偏置电压足以使V2开通，进而使V2和V3处于饱和状态，于是寄生晶体管开通，栅极失去控制作用，这就是所谓的擎住效应.IGBT发生擎住效应后，漏极电流增大，造成过高功耗，导致损坏。
可见，漏极电流有一个临界值Idm。
，当Id＞Idm时便会产生擎住效应。
在IGBT关断的动态过程中，假若dUds／dt过高，那么在J2结中引起的位移电流Cj2（dUds/d t）会越大，当该电流流过体区扩展电阻Rbr时，也可产生足以使晶体管V2开通的正向偏置电压，满足寄生晶体管开通擎住的条件，形成动态擎住效应。
使用中必须防止IGBT发生擎住效应，为此可限制Idm值，或者用加大栅极电阻Rg的办法延长IGBT关断时间，以减少d Uds/d t值。
值得指出的是，动态擎住所允许的漏极电流比静态擎住所允许的要小，放生产厂家所规定的）Id值是按动态擎住所允许的最大漏极电流来确定的。
安全工作区
安全工作区（SO A）反映了一个晶体管同时承受一定电压和电流的能力。
IGBT 开通时的正向偏置安全工作区（FBSOA），由电流、电压和功耗三条边界极限包围而成。
最大漏极电流I dm是根据避免动态擎住而设定的，最大漏源电压Udsm 是由IGBT中晶体管V3的击穿电压所确定，最大功耗则是由最高允许结温所决定。
导通时间越长，发热越严重，安全工作区则越窄，如图2－61。
所示。
IGBT的反向偏置安全工作区（R BSO A）如图2－61b所示，它随IGBT关断时的d Uds／d t而改变，d Uds／dt越高，RBSOA越窄。
