新能源汽车电控系统核心部件IGBT的工作事理图文结合_电压_电流

IGBT的等效电路如图1所示。
由图1可知,若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOSFET截止,割断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。

由此可知,IGBT的安全可靠与否紧张由以下成分决定：

——IGBT栅极与发射极之间的电压;

——IGBT集电极与发射极之间的电压;

——流过IGBT集电极－发射极的电流;

——IGBT的结温。

如果IGBT栅极与发射极之间的电压,即驱动电压过低,则IGBT不能稳定正常地事情,如果过高超过栅极－发射极之间的耐压则IGBT可能永久性破坏;同样,如果加在IGBT集电极与发射极许可的电压超过集电极－发射极之间的耐压,流过IGBT集电极－发射极的电流超过集电极－发射极许可的最大电流,IGBT的结温超过其结温的许可值,IGBT都可能会永久性破坏。

绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）

IGBT的开关浸染是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管供应基极电流，使IGBT导通。
反之，加反向门极电压肃清沟道，流过反向基极电流，使IGBT关断。
IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需掌握输入极N一沟道MOSFET，以是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的事情特性包括静态和动态两类：

1．静态特性:IGBT的静态特性紧张有伏安特性、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的掌握，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，因此限定了IGBT的某些运用范围。

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定，其最佳值一样平常取为15V旁边。

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，以是其B值极低。
只管等效电路为达林顿构造，但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的紧张部分。
此时，通态电压Uds(on)可用下式表示

Uds(on)＝Uj1＋Udr＋IdRoh

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

式中Imos——流过MOSFET的电流。

由于N+区存在电导调制效应，以是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，只有很小的泄露电流存在。

2．动态特性IGBT在开通过程中，大部分韶光是作为MOSFET来运行的，只是在漏源电压Uds 低落过程后期，PNP晶体管由放大区至饱和，又增加了一段延迟韶光。
td(on)为开通延迟韶光，tri为电流上升韶光。
实际运用中常给出的漏极电流开通韶光ton即为td(on)tri之和。
漏源电压的低落韶光由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。
由于MOSFET关断后，PNP晶体管的存储电荷难以迅速肃清，造成漏极电流较长的尾部韶光，td(off)为关断延迟韶光，trv为电压Uds(f)的上升韶光。
实际运用中常常给出的漏极电流的低落韶光Tf由图2－59中的t(f1)和t(f2)两段组成，而漏极电流的关断韶光t(off)=td(off)+trv十t(f)（2－16）式中，td(off)与trv之和又称为存储韶光。