| 1.IGBT的基本結構 絕緣柵雙極晶體管（IGBT）本質(zhì)上是一個(gè)場(chǎng)效應晶體管，只是在漏極和漏區之間多了一個(gè) P 型層。根據國際電工委員會(huì )的文件建議，其各部分名稱(chēng)基本沿用場(chǎng)效應晶體管的相應命名。 圖1所示為一個(gè)N 溝道增強型絕緣柵雙極晶體管結構，N+區稱(chēng)為源區，附于其上的電極稱(chēng)為源極。 N+ 區稱(chēng)為漏區。器件的控制區為柵區，附于其上的電極稱(chēng)為柵極。溝道在緊靠柵區邊界形成。在漏、源之間的P型區（包括P+和P一區）（溝道在該區域形成），稱(chēng)為亞溝道區（Subchannel region ）。而在漏區另一側的 P+ 區稱(chēng)為漏注入區（Drain injector ），它是 IGBT 特有的功能區，與漏區和亞溝道區一起形成 PNP 雙極晶體管，起發(fā)射極的作用，向漏極注入空穴，進(jìn)行導電調制，以降低器件的通態(tài)電壓。附于漏注入區上的電極稱(chēng)為漏極。 為了兼顧長(cháng)期以來(lái)人們的習慣，IEC規定：源極引出的電極端子（含電極端）稱(chēng)為發(fā)射極端（子），漏極引出的電極端（子）稱(chēng)為集電極端（子）。這又回到雙極晶體管的術(shù)語(yǔ)了。但僅此而已。 IGBT的結構剖面圖如圖2所示。它在結構上類(lèi)似于MOSFET ，其不同點(diǎn)在于IGBT是在N溝道功率MOSFET 的N+基板（漏極）上增加了一個(gè)P+ 基板（IGBT 的集電極），形成PN結j1 ，并由此引出漏極、柵極和源極則完全與MOSFET相似。   圖1 N溝道IGBT結構 圖2 IGBT的結構剖面圖
由圖2可以看出，IGBT相當于一個(gè)由MOSFET驅動(dòng)的厚基區GTR ，其簡(jiǎn)化等效電路如圖3所示。圖中Rdr是厚基區GTR的擴展電阻。IGBT是以GTR 為主導件、MOSFET 為驅動(dòng)件的復合結構。 N溝道IGBT的圖形符號有兩種，如圖4所示。實(shí)際應用時(shí)，常使用圖2－5所示的符號。對于P溝道，圖形符號中的箭頭方向恰好相反，如圖4所示。   IGBT 的開(kāi)通和關(guān)斷是由柵極電壓來(lái)控制的。當柵極加正電壓時(shí)，MOSFET 內形成溝道，并為PNP晶體管提供基極電流，從而使IGBT導通，此時(shí)，從P+區注到N一區進(jìn)行電導調制，減少N一區的電阻 Rdr值，使高耐壓的 IGBT 也具有低的通態(tài)壓降。在柵極上加負電壓時(shí)，MOSFET 內的溝道消失，PNP晶體管的基極電流被切斷，IGBT 即關(guān)斷。 正是由于 IGBT 是在N 溝道 MOSFET 的 N+ 基板上加一層 P+ 基板，形成了四層結構，由PNP－NPN晶體管構成 IGBT 。但是，NPN晶體管和發(fā)射極由于鋁電極短路，設計時(shí)盡可能使NPN不起作用。所以說(shuō)， IGBT 的基本工作與NPN晶體管無(wú)關(guān)，可以認為是將 N 溝道 MOSFET 作為輸入極，PNP晶體管作為輸出極的單向達林頓管。 采取這樣的結構可在 N一層作電導率調制，提高電流密度。這是因 為從 P+ 基板經(jīng)過(guò) N+ 層向高電阻的 N一層注入少量載流子的結果。 IGBT 的設計是通過(guò) PNP－NPN 晶體管的連接形成晶閘管。 2.IGBT模塊的術(shù)語(yǔ)及其特性術(shù)語(yǔ)說(shuō)明
3.IGBT模塊使用上的注意事項 1. IGBT模塊的選定 在使用IGBT模塊的場(chǎng)合，選擇何種電壓，電流規格的IGBT模塊，需要做周密的考慮。 a. 電流規格 IGBT模塊的集電極電流增大時(shí)，VCE(-)上升，所產(chǎn)生的額定損耗亦變大。同時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗增大，原件發(fā)熱加劇。因此，根據額定損耗，開(kāi)關(guān)損耗所產(chǎn)生的熱量，控制器件結溫（Tj）在 150oC以下（通常為安全起見(jiàn)，以125oC以下為宜），請使用這時(shí)的集電流以下為宜。特別是用作高頻開(kāi)關(guān)時(shí)，由于開(kāi)關(guān)損耗增大，發(fā)熱也加劇，需十分注意。
b.電壓規格 IGBT模塊的電壓規格與所使用裝置的輸入電源即市電電源電壓緊密相關(guān)。其相互關(guān)系列于表1。根據使用目的，并參考本表，請選擇相應的元件。
2. 防止靜電 IGBT的VGE的耐壓值為±20V，在IGBT模塊上加出了超出耐壓值的電壓的場(chǎng)合，由于會(huì )導致?lián)p壞的危險，因而在柵極-發(fā)射極之間不能超出耐壓值的電壓，這點(diǎn)請注意。 在使用裝置的場(chǎng)合，如果柵極回路不合適或者柵極回路完全不能工作時(shí)（珊極處于開(kāi)路狀態(tài)），若在主回路上加上電壓，則IGBT就會(huì )損壞，為防止這類(lèi)損壞情況發(fā)生，應在柵極一發(fā)射極之間接一只10kΩ左左的電阻為宜。 此外，由于IGBT模塊為MOS結構，對于靜電就要十分注意。因此，請注意下面幾點(diǎn)： 1) 在使用模塊時(shí)，手持分裝件時(shí)，請勿觸摸驅動(dòng)端子部份。 2) 在用導電材料連接驅動(dòng)端子的模塊時(shí)，在配線(xiàn)未布好之前，請先不要接上模塊。 3) 盡量在底板良好接地的情況下操作。 4) 當必須要觸摸模塊端子時(shí)，要先將人體或衣服上的靜電放電后，再觸摸。 5) 在焊接作業(yè)時(shí)，焊機與焊槽之間的漏泄容易引起靜電壓的產(chǎn)生，為了防止靜電的產(chǎn)生，請先將焊機處于良好的接地狀態(tài)下。 6) 裝部件的容器，請選用不帶靜電的容器。 3.并聯(lián)問(wèn)題 用于大容量逆變器等控制大電流場(chǎng)合使用IGBT模塊時(shí)，可以使用多個(gè)器件并聯(lián)。 并聯(lián)時(shí)，要使每個(gè)器件流過(guò)均等的電流是非常重要的，如果一旦電流平衡達到破壞，那么電過(guò)于集中的那個(gè)器件將可能被損壞。 4.其他注意事項 1) 保存半導體原件的場(chǎng)所的溫度，溫度，應保持在常溫常濕狀態(tài)，不應偏離太大。常溫的規定為5－35℃，常濕的規定為45—75％左右。 2) 開(kāi)、關(guān)時(shí)的浪涌電壓等的測定，請在端子處測定。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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