黃浦區質量IGBT模塊設計

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1 、放大區2 和擊穿特性3 部分。在截止狀態下的IGBT ，正向電壓由J2 結承擔，反向電壓由J1結承擔。如果無N+ 緩沖區，則正反向阻斷電壓可以做到同樣水平，加入N+緩沖區后，反向關斷電壓只能達到幾十伏水平，因此限制了IGBT 的某些應用范圍。IGBT 的轉移特性是指輸出漏極電流Id 與柵源電壓Ugs 之間的關系曲線。它與MOSFET 的轉移特性相同，當柵源電壓小于開啟電壓Ugs(th) 時，IGBT 處于關斷狀態。在IGBT 導通后的大部分漏極電流范圍內， Id 與Ugs呈線性關系。比較高柵源電壓受比較大漏極電流限制，其比較好值一般取為15V左右。IGBT的驅動原理與電力MOSFET基本相同，通斷由柵射極電壓uGE決定。黃浦區質量IGBT模塊設計

IGBT功率模塊是以絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）構成的功率模塊。由于IGBT模塊為MOSFET結構，IGBT的柵極通過一層氧化膜與發射極實現電隔離，具有出色的器件性能。廣泛應用于伺服電機、變頻器、變頻家電等領域。IGBT功率模塊是電壓型控制，輸入阻抗大，驅動功率小，控制電路簡單，開關損耗小，通斷速度快，工作頻率高，元件容量大等優點。實質是個復合功率器件，它集雙極型功率晶體管和功率MOSFET的優點于一體化。又因先進的加工技術使它通態飽和電壓低，開關頻率高（可達20khz），這兩點非常顯著的特性，**近西門子公司又推出低飽和壓降（2.2v）的npt-IGBT性能更佳，相繼東芝、富士、ir,摩托羅拉亦已在開發研制新品種。黃浦區質量IGBT模塊設計在這種溝槽結構中，實現了在通態電壓和關斷時間之間折衷的更重要的改進。

為了抑制n+pn-寄生晶體管的工作IGBT采用盡量縮小p+n-p晶體管的電流放大系數α作為解決閉鎖的措施。具體地來說，p+n-p的電流放大系數α設計為0.5以下。 IGBT的閉鎖電流IL為額定電流（直流）的3倍以上。IGBT的驅動原理與電力MOSFET基本相同，通斷由柵射極電壓uGE決定。 [2]導通IGBT硅片的結構與功率MOSFET 的結構十分相似，主要差異是IGBT增加了P+ 基片和一個N+ 緩沖層（NPT-非穿通-IGBT技術沒有增加這個部分），其中一個MOSFET驅動兩個雙極器件。

基片的應用在管體的P+和N+ 區之間創建了一個J1結。當正柵偏壓使柵極下面反演P基區時，一個N溝道形成，同時出現一個電子流，并完全按照功率MOSFET的方式產生一股電流。如果這個電子流產生的電壓在0.7V范圍內，那么，J1將處于正向偏壓，一些空穴注入N-區內，并調整陰陽極之間的電阻率，這種方式降低了功率導通的總損耗，并啟動了第二個電荷流。***的結果是，在半導體層次內臨時出現兩種不同的電流拓撲：一個電子流(MOSFET 電流)；空穴電流（雙極）。 [4]uGE大于開啟電壓UGE(th)時，MOSFET內形成溝道，為晶體管提供基極電流，IGBT導通。 [2]IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低。

當柵極和發射極短接并在集電極端子施加一個正電壓時，P/NJ3結受反向電壓控制。此時，仍然是由N漂移區中的耗盡層承受外部施加的電壓。 [2]閂鎖IGBT在集電極與發射極之間有一個寄生PNPN晶閘管。在特殊條件下，這種寄生器件會導通。這種現象會使集電極與發射極之間的電流量增加，對等效MOSFET的控制能力降低，通常還會引起器件擊穿問題。晶閘管導通現象被稱為IGBT閂鎖，具體地說，這種缺陷的原因互不相同，與器件的狀態有密切關系。通常情況下，靜態和動態閂鎖有如下主要區別：特別是用作高頻開關時，由于開關損耗增大，發熱加劇，選用時應該降等使用。黃浦區質量IGBT模塊設計

在柵極連線中串聯小電阻也可以抑制振蕩電壓。黃浦區質量IGBT模塊設計

Q 為柵極電荷，可參考IGBT模塊參數手冊。例如，常見IGBT驅動器(如TX-KA101)輸出正電壓15V，負電壓-9V，則U=24V，假設 F=10KHz，Q=2.8uC可計算出 P=0.67w ，柵極電阻應選取2W電阻，或2個1W電阻并聯。三、設置柵極電阻的其他注意事項1、盡量減小柵極回路的電感阻抗，具體的措施有：a)驅動器靠近IGBT減小引線長度；b) 驅動的柵射極引線絞合，并且不要用過粗的線；c) 線路板上的 2 根驅動線的距離盡量靠近；d) 柵極電阻使用無感電阻；e) 如果是有感電阻，可以用幾個并聯以減小電感。2、IGBT 開通和關斷選取不同的柵極電阻黃浦區質量IGBT模塊設計

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