變頻器IGBT模塊的工作原理及特性

變頻器IGBT模塊的工作原理

變頻器IGBT 模塊的開關(guān)作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP晶體管提供基極電流，使IGBT導通。反之，加反向門極電壓消除溝道，流過反向基極電流，使 IGBT關(guān)斷。IGBT的驅(qū)動方法和MOSFET基本相同，只需控制輸入極N一溝道MOSFET，所以具有高輸入阻抗特性。

當MOSFET的溝道形成后，從P+基極注入到N一層的空穴（少子），對N一層進行電導調(diào)制，減小N一層的電阻，使IGBT在高電壓時，也具有低的通態(tài)電壓。

變頻器IGBT模塊的特性

靜態(tài)特性IGBT的靜態(tài)特性主要有伏安特性、轉(zhuǎn)移特性和開關(guān)特性。

IGBT 的伏安特性是指以柵源電壓Ugs為參變量時，漏極電流與柵極電壓之間的關(guān)系曲線。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs的控制，Ugs越高，Id越大。它與 GTR的輸出特性相似．也可分為飽和區(qū)1、放大區(qū)2和擊穿特性3部分。在截止狀態(tài)下的IGBT，正向電壓由J2結(jié)承擔，反向電壓由J1結(jié)承擔。如果無N+ 緩沖區(qū)，則正反向阻斷電壓可以做到同樣水平，加入N+緩沖區(qū)后，反向關(guān)斷電壓只能達到幾十伏水平，因此限制了IGBT的某些應(yīng)用范圍。

IGBT 模塊的轉(zhuǎn)移特性是指輸出漏極電流Id與柵源電壓Ugs之間的關(guān)系曲線。它與MOSFET的轉(zhuǎn)移特性相同，當柵源電壓小于開啟電壓Ugs（th） 時，IGBT處于關(guān)斷狀態(tài)。在IGBT導通后的大部分漏極電流范圍內(nèi)，Id與Ugs呈線性關(guān)系。最高柵源電壓受最大漏極電流限制，其最佳值一般取為15V 左右。 IGBT 模塊的開關(guān)特性是指漏極電流與漏源電壓之間的關(guān)系。IGBT處于導通態(tài)時，由于它的PNP晶體管為寬基區(qū)晶體管，所以其B值極低。盡管等效電路為達林頓結(jié)構(gòu)，但流過MOSFET的電流成為IGBT總電流的`主要部分。此時，通態(tài)電壓Uds（on）可用下式表示

Uds（on）＝Uj1＋Udr＋IdRoh（2－14）

式中Uj1——JI結(jié)的正向電壓，其值為0.7～IV；

Udr——擴展電阻Rdr上的壓降；

Roh——溝道電阻。

通態(tài)電流Ids可用下式表示：

Ids=（1+Bpnp）Imos（2－15）

式中Imos——流過MOSFET的電流。不銹鋼門

由于N+區(qū)存在電導調(diào)制效應(yīng)，所以IGBT的通態(tài)壓降小，耐壓1000V的IGBT通態(tài)壓降為2～3V。

IGBT處于斷態(tài)時，只有很小的泄漏電流存在。

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