绝缘栅双极型晶体管(Insulate-Gate Bipolar)

四种典型全控型器件的比较四种典型全控型器件的比较一、 对四种典型全控型器件的介绍1、门极可关断晶闸管(GTO ) 1）GTO 的结构与工作原理芯片的实际图形 GTO 结构的纵断面 GTO 结构的纵断面 图形符号GTO 的内部结构和电气图形符号2）工作原理：设计α2较大，使晶体管V2控 制灵敏。

导通时α1+α 2= 1.05更接近1，导通时接近临界饱和，有利门极控制关断，但导通时管压降增大。

多元集成结构，使得P2基区横向电阻很小，能从门极抽出较大电流。

下图为工作原理图。

22222、电力晶体管(GTR) 1）电力晶体管的结构：R NPNPNPA G SK E GI G E AI K I c2I c1I A V 1V 2b)内部结构电气图形符号NPN型电力晶体管的内部结构及电气图形符号2）工作原理：在电力电子技术中，GTR主要工作在开关状态。

晶体管通常连接成共发射极电路，GTR通常工作在正偏(I b＞0)时大电流导通；反偏(I b＜0)时处于截止状态。

因此，给GTR的基吸施加幅度足够大的脉冲驱动信号，它将工作于导通和截止的开关状态。

3、电力场效应晶体管(Power MOSFET)1）电力MOSFET的结构MOSFET元组成剖面图图形符号电力MOSFET采取两次扩散工艺，并将漏极D移到芯片的另一侧表面上，使从漏极到源极的电流垂直于芯片表面流过，这样有利于减小芯片面积和提高电流密度。

2)电力MOSFET的工作原理：当漏极接电源正极，源极接电源负极，栅源极之间电压为零或为负时，P型区和N-型漂移区之间的PN结反向，漏源极之间无电流流过。

如果在栅极和源极间加正向电压U GS，由于栅极是绝缘的，不会有电流。

但栅极的正电压所形成的电场的感应作用却会将其下面的P 型区中的少数载流子电子吸引到栅极下面的P型区表面。

当u GS大于某一电压值U GS(th)时，栅极下面的P型区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型反型成N型，沟通了漏极和源极。

1.7.2 缘栅双极型晶体管的特性与主要参数
3、IGBT的主要参数
（1）最大集射极间电压UCEM： IGBT在关断状态时集电极和发射极之间能承受的最高
电压。 （2）通态压降：
是指IGBT在导通状态时集电极和发射极之间的管压降。 （3）集电极电流最大值ICM：
IGBT的 IC增大，可至器件发生擎住效应，此时为防 止 发生擎住效应，规定的集电极电流最大值ICM。 （4）最大集电极功耗PCM：
IGBT于1982年开始研制，1986年投产，是发展最快而且 很有前途的一种混合型器件。
目前IGBT产品已系列化，最大电流容量达1800A，最高电 压等级达4500V，工作频率达50kHZ。
在电机控制、中频电源、各种开关电源以及其它高速低
损耗的中小功率领域，IGBT取代了GTR和一部分MOSFET的市场。
图1.7.4 IGBT的开关特性
1.7.2 缘栅双极型晶体管的特性与主要参数
2、IGBT的开关特性
（2）IGBT的关断过程
❖ 关断延迟时间td(off) ：从UGE后沿下 降到其幅值90%的时刻起，到ic下降 至90%ICM 所需的时间。
❖ 电流下降时间：if从90%ICM下降至 10%ICM 所需的时间。
1.7.2 缘栅双极型晶体管的特性与主要参数
2、IGBT的开关特 （1）IGBT的开通过程：从正
向阻断状态转换到正向导通 的过程。 10开%U通C延EM迟到时10间%tIdC(Mon所) ：需IC时从间。 10%电IC流M上上升升至时9间0%tr I：CMI所C从需时 间。 开通时间ton ：
ton = td(on) + tr
IGBT也属场控器件，其驱动原理与电 力MOSFET基本相同，是一种由栅极电压UGE 控制集电极电流的栅控自关断器件。

igbt的吸收电路原理
IGBT，即绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor），是一种高压、高电流的功率开关器件。

它由一NPN型双极型晶体管和一个PN电势结(Field Stop)，以及一个
控制电压的绝缘栅电极(Gate)组成。

IGBT的吸收电路是用来
保护IGBT器件的重要部分，其作用是提供对于IGBT所产生
的高能电磁脉冲的吸收和消除。

吸收电路一般由两个主要部分组成：吸收二极管和电容器。

吸收二极管连接在IGBT的集电极(Drain)和源极(Source)之间，
其反向工作，可以使IGBT器件在关断状态下，吸收从电感中
储存的能量，并提供一条并行的电流路径。

这样可以防止能量的反向流动，有效地减小了管芯中的电压幅值。

吸收二极管在IGBT的关断过程中起到了决定性的作用。

另外，吸收电路中还包括一个电容器，用来吸收由IGBT快速
关断产生的高能电磁脉冲。

当IGBT关断时，由于晶体管的速
度很快，会产生一个高电压的尖峰脉冲。

这个尖峰脉冲会产生电磁干扰，对其他周围的电子设备产生不利影响，甚至会对IGBT器件本身造成损害。

因此，通过连接一个电容器来吸收
这个高能电磁脉冲，将其能量储存起来，保护IGBT器件。

总结起来，IGBT的吸收电路主要由吸收二极管和电容器组成。

吸收二极管可以吸收并消除关断过程中产生的高能电磁脉冲，而电容器用来吸收由IGBT快速关断产生的电磁脉冲，保护IGBT器件和其他电子设备。

这种吸收电路设计可以提高
IGBT的可靠性和稳定性，同时保证其正常工作。

,绝缘栅双极型晶体管
摘要：
1.绝缘栅双极型晶体管的概念与结构
2.绝缘栅双极型晶体管的工作原理
3.绝缘栅双极型晶体管的特点与应用
4.绝缘栅双极型晶体管的发展趋势
正文：
绝缘栅双极型晶体管（简称IGBT）是一种高反压大电流器件，它是由双极型三极管（BJT）和绝缘栅型场效应管（MOSFET）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。

IGBT 兼具MOSFET 的高输入阻抗和双极型晶体管的低导通压降两方面的优点，具有较高的开关速度和较低的导通损耗，常用于大功率放大输出、电磁炉等应用。

IGBT 的工作原理是通过控制MOS 管的栅极，再由MOS 管控制晶体管的通断。

当MOS 管的栅极施加正向电压时，MOS 管导通，晶体管也随之导通；当MOS 管的栅极施加负向电压时，MOS 管截止，晶体管也随之截止。

这样，通过控制MOS 管的栅极电压，可以实现对晶体管的控制，从而达到开关电路的目的。

绝缘栅双极型晶体管具有以下特点：
1.高反压：由于晶体管的集电极和发射极之间有较高的反压，使得IGBT 可以承受较高的电压。

2.大电流：IGBT 具有较大的电流容量，可以承受较大的电流。

3.高开关速度：IGBT 的开关速度较高，可以实现高频率的开关操作。

4.低导通压降：IGBT 的导通压降较低，可以降低能耗和导通损耗。

随着科技的发展，绝缘栅双极型晶体管的应用领域不断扩大，包括新能源、工业控制、家用电器等领域。