电力半导体模块尺寸及外形图
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IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)此主题相关图片如下:8.30-20.jpg绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。
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。
结构此主题相关图片如下:8.30-21.jpgIGBT结构图左边所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构, N+ 区称为源区,附于其上的电极称为源极。
P+ 区称为漏区。
器件的控制区为栅区,附于其上的电极称为栅极。
沟道在紧靠栅区边界形成。
在漏、源之间的P 型区(包括P+ 和P 一区)(沟道在该区域形成),称为亚沟道区( Subchannel region )。
而在漏区另一侧的P+ 区称为漏注入区( Drain injector ),它是IGBT 特有的功能区,与漏区和亚沟道区一起形成PNP 双极晶体管,起发射极的作用,向漏极注入空穴,进行导电调制,以降低器件的通态电压。
附于漏注入区上的电极称为漏极。
IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给NPN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,切断基极电流,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。
此主题相关图片如下:8.30-22.jpg三菱制大功率IGBT模块工作特性静态特性IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。
IGBT内部结构和拆解(IGBT)(绝缘栅双极(晶体管))作为一种功率(半导体)器件,广泛应用于轨道交通、(智能电网)、(工业)节能、电动汽车和(新能源)装备等领域。
具有节能、安装方便、维护方便、散热稳定等特点。
它是能量转换和传输的核心装置。
简单概括一下,IGBT 可以说是(MOSFET)(金属氧化物半导体场效应晶体管)和BJT的结合体(双极结型晶体管)。
即它结合了MOSFET的栅压控制晶体管(高输入阻抗),利用BJT的双载流子来达到大电流的目的(压控双极型器件)。
那么这样的组合内部结构是怎样的呢?一、IGBT模块详解二、IGBT内部结构三、IGBT 内部(电流)流动四、如何拆卸IGBT模块?五、常见问题一、IGBT模块详解以(拆解)的IGBT模块型号为:FF1400R17IP4为例。
模块外观及等效电路如图1所示。
本模块长宽高分别为:25cmx8.9cmx3.8cm。
模块包含两个IGBT,也就是我们常说的半桥模块。
每个IGBT的额定电压和电流分别为1.7kV和1.4kA。
二、IGBT内部结构在初步了解了IGBT模块的外部结构和应用之后,让我们进入本文的主题,看看这个高科技黑模块的内部是什么样的。
图3是去掉黑色外壳的IGBT模块内部图。
需要注意的是,最常见的铜和铝都在IGBT 模块内部。
图3. IGBT 内部结构图4是IGBT模块的剖视图。
如果去掉黑色外壳和外部连接端子,IGBT模块主要包含散热基板、DBC基板和硅(芯片)(包括IGBT芯片和(Diode)芯片)3个元件,其余主要是焊层和互连线用于连接IGBT 芯片、Diode芯片、电源端子、控制端子和DBC(Direct Bond Copper)。
下面我们将对每个部分进行简要介绍。
图4.IGBT 剖面图① 散热基板IGBT模块的底部是散热基板,主要目的是快速传递IGBT开关过程中产生的热量。
由于铜具有更好的导热性,因此基板通常由铜制成,厚度为3-8mm。