1.IGBT结构
如图3-2所示,GTR由N+、P、N-、N+四层半导体组成,无SiO2绝缘层;P-MOSFET由N+、P、N-、N+四层半导体组成,但有SiO2绝缘层;IGBT由N+、P、N-、N+、P+五层半导体组成,也有SiO2绝缘层;图中黑色箭头代表正电子,白箭头代表负电子,仅有电子流动的为单极性管,有正负电子流动的为双极性管。
图3-2 电力电子元件结构
(a)GTR;(b)P-MOSFET;(c)IGBT
2.IGBT端子和导通原理
IGBT的工作原理是GTR和P-MOSFET工作原理的复合。
GTR有C(collector集电极)、B(base基极)、E(emitter发射极)三个电极,在图3-2中GTR的BE间通过一个小电流,则在CE间有大电流流过,是电流放大电流的器件。
P-MOSFET有D(drainage漏极)、G(gate栅极)、S(source源极)三个电极,在图3-2中P-MOSFET的GS间施加一个电压,则在DS间有大电流流过,是电压放大电流的器件。
IGBT有C(collector集电极)、G(gate栅极)、E(emitter发射极)三个电极,在图3-2中IGBT的GE间施加一个电压,则在CE间有大电流流过,是电压放大电流的器件。
IGBT是通过栅极驱动电压来控制开关晶体管的,工作原理同P-MOSFET相似。GTR饱和压降低、载流密度大,但驱动电流也较大。P-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GTR和P-MOSFET两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。
3.IGBT模块
图3-3所示为两单元IGBT功率模块,在模块内部有两个IGBT功率开关。
图3-3 两单元IGBT功率模块
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