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《现代电力电子器件》
第四章绝缘栅极晶体管
IGBT
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本章内容
IGBT的结构、原理、特性、参数
IGBT的驱动条件、分立驱动电路
IGBT的集成驱动电路
IGBT的过电流、过电压保护
IGBT优点:
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发展简史:
★1983年,美国GE公司和RCA公司研制成功。
★第一代IGBT,1986年投入市场,特点:低损耗,通态压降高(3V),,耐压500-600V,电流25A。容量小,有擎住现象,速度低。
★第二代IGBT,1989投产,高速开关型和低压降型(2V左右),速度、容量均提高(400A/500-1400V、20KHz),抑制擎住现像。
★第三代IGBT,1995左右投产,引入细微化工艺改善综合特性,在第二代基础上性能进一步提高。
★第四代IGBT,采用沟槽技术以降低饱和压降;
★智能化集成IGBT——IPM,内置IGBT、驱动电路、过流过热过压保护,PWM电路等。
★取代了中功率GTR和一部分MOSFET的市场,中小功率电力电子设备的主导器件。
★继续提高电压和电流容量,以期再取代GTO的地位
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IGBT分类:
1、按电压等级划分
300,600,900,1200,1700,3300,6500V,等
2、按芯片技术划分
工艺
穿通击穿
电压
器件
成本
饱和
压降
工作频率
安全工作区
穿通型
PT
异质外延+扩散
低于雪崩击穿电压
高
较低
较低,20KHZ以下
较窄,高温稳定性差
非穿通型
NPT
同质扩散+离子注入
高于雪崩击穿电压
较低
稍高
较高
较宽,高温稳定性好
场终止型
FS-NPT
(LPT,SPT类似)
与NPT类似,增加扩散一N+缓冲层(其浓度低于PT中的缓冲层)
低于雪崩击穿电压
较低
较低,
2V以下
较高
较宽,高温稳定性好
IGBT几种常见类型:
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穿通型
非穿通型
场终止型
3、按栅结构划分
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平面栅(planar)
优点:承受短路能力较高;栅极电容较小(约为沟槽栅器件的三分之一);
沟槽栅(Trench)
优点:单元面积较小,电流密度较大,通态损耗降低约30%;击穿电压更高;
(2)模块:
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IGBT的生产厂家:
IGBT模块,主要有以下几个厂家:
欧美的有:IR,EUPEC,DYNEX,ABB,SEMIKRON,APT等。
日本的有:富士,三菱,东芝,日立,INTER等。
IGBT芯片,主要有以下几个公司:Infineon,ABB,APT,富士,三菱等。
IGBT模块的特性主要是由IGBT芯片决定的。
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