IGBT,中文姓名为绝缘栅双极型晶体管,它是由MOSFET(输入级)和PNP晶体管(输出级)复合而成的一种器材,既有MOSFET器材驱动功率小和开关速度快的特色(操控和呼应),又有双极型器材饱满压下降而容量大的特色(功率级较为经用),频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间,可正常作业于几十kHz频率范围内。
抱负等效电路与实践等效电路如图所示:
IGBT 的静态特性一般用不到,暂时不必考虑,要点考虑动态特性(开关特性)。
动态特性的简易进程可从下面的表格和图形中获取:
IGBT的注册进程
IGBT 在注册进程中,分为几段时刻
1.与MOSFET相似的注册进程,也是分为三段的充电时刻
2.只是在漏源DS电压下降进程后期,PNP晶体管由放大区至饱满进程中添加了一段延迟时刻。
在上面的表格中,界说了了:注册时刻Ton,上升时刻Tr和Tr.i
除了这两个时刻以外,还有一个时刻为注册延迟时刻td.on:td.on=Ton-Tr.i
IGBT在关断进程
IGBT在关断进程中,漏极电流的波形变为两段。
榜首段是依照MOS管关断的特性的
第二段是在MOSFET关断后,PNP晶体管上存储的电荷难以敏捷开释,形成漏极电流较长的尾部时刻。
在上面的表格中,界说了了:关断时刻Toff,下降时刻Tf和Tf.i
除了表格中以外,还界说
trv为DS端电压的上升时刻和关断延迟时刻td(off)。
漏极电流的下降时刻Tf由图中的t(f1)和t(f2)两段组成,而总的关断时刻能够称为toff=td(off)+trv十t(f),td(off)+trv之和又称为存储时刻。
从下面图中可看出具体的栅极电流和栅极电压,CE电流和CE电压的联系:
从别的一张图中细看MOS管与IGBT管栅极特性或许更有一个清楚的概念:
敞开进程
关断进程
测验去核算IGBT的敞开进程,主要是时刻和门电阻的散热状况。
C.GE 栅极-发射极电容
C.CE 集电极-发射极电容
C.GC 门级-集电极电容(米勒电容)
Cies = CGE + CGC 输入电容
Cres = CGC 反向电容
Coes = CGC + CCE 输出电容
依据充电的具体进程,能够下图所示的进程进行剖析
对应的电流可简单用下图所示:
第1阶段:栅级电流对电容CGE进行充电,栅射电压VGE上升到敞开阈值电压VGE(th)。这个进程电流很大,乃至能够到达几安培的瞬态电流。在这个阶段,集电极是没有电流的,极电压也没有改变,这段时刻也便是死区时刻,因为只对GE电容充电,相对来说这是比较简单核算的,因为咱们选用电压源供电,这段曲线确实是一阶指数曲线。
第2阶段:栅极电流对Cge和Cgc电容充电,IGBT的开端敞开的进程了,集电极电流开端添加,到达最大负载电流电流IC,因为存在二极管的反向恢复电流,因而这个进程与MOS管的进程略有不同,一起栅极电压也到达了米勒渠道电压。
第3阶段:栅极电流对Cge和Cgc电容充电,这个时分VGE是彻底不变的,值得咱们留意的是Vce的改变非常快。
第4阶段:栅极电流对Cge和Cgc电容充电,跟着Vce缓慢改变成稳态电压,米勒电容也跟着电压的减小而增大。Vge依旧维持在米勒渠道上。
第5阶段:这个时分栅极电流持续对Cge充电,Vge电压开端上升,整个IGBT彻底翻开。
我的一个搭档在做这个将整个进程等效为一阶进程。
假如以这个电路作为驱动电路的话:
驱动的等效电路能够表明为:
运用RC的充放电曲线可得出时刻和电阻的功率。
这么算的话,就等于用指数曲线,替代了整个上升进程,结果与等效的进程仍是有些距离的。
不过因为C.GE,C.CE,C.GC是改变的,并且电容两头的电压时刻在改变,咱们无法彻底整理出一条思路来。
许多供货商都是引荐运用Qg来做运算,核算方法也能够整理出来,仅有的改变在于Qg是在必定条件下测定的,咱们并不知道这种做法的容差是多少。
我觉得这种做法的最大的问题是把整个Tsw悉数作为充放电的时刻,对此仍是略有些疑问的。