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載流子存儲型igbt

發布時間: 2022-06-04 05:49:30

❶ IGBT是什麼東西

IGBT是絕緣柵晶體管的縮寫,是一種電壓控制電流型電力電子器件,其控制信號是電壓,輸出驅動的是電流,工作電壓數百伏以上,電流數十安以上。

❷ 電力半導體件IGBT有哪些特點

IGBT的主要優點有:

1、IGBT在正常工作時,導通電阻較低,增大了器件的電流容量。

2、IGBT的輸出電流和跨導都大於相同尺寸的功率MOSFET。

3、較寬的低摻雜漂移區(n-區)能夠承受很高的電壓,因而可以實現高耐壓的器件。

4、IGBT利用柵極可以關斷很大的漏極電流。

6、與MOSFET一樣,IGBT具有很大的輸入電阻和較小的輸入電容,則驅動功率低,開關速度高。

❸ IGBT是什麼 怎麼分類

IGBT是絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極體)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅動電流較大;MOSFET驅動功率很小,開關速度快,但導通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點,驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用於直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。

IGBT分為七類:
1、低功率IGBT
IGBT應用范圍一般都在600V、1KA、1KHz以上區域,為滿足家電行業的發展需求推出低功率IGBT產品,實用於家電行業的微波爐、洗衣機、電磁灶、電子整流器、照相機等產品的應用。
2、U-IGBT
U(溝槽結構)-IGBT是在管芯上刻槽,晶元元胞內部形成溝槽式柵極。採用溝道結構後可進一步縮小元胞尺寸,減少溝道電阻,進步電流密度,製造相同額定電流而晶元尺寸最少的產品。現有多家公司生產各種U-IGBT產品,適用低電壓驅動、表面貼裝的要求。
3、NPT-IGBT
NPT(非穿通型)-IGBT採用薄矽片技術,以離子注進發射區代替高復雜、高本錢的厚層高阻外延,可降低生產成本25%左右,耐壓越高本錢差越大,在性能上更具有特色,高速、低損耗、正溫度系數,無鎖定效應,在設計600—1200V的IGBT時NPT—IGBT可靠性最高。NPT型正成為IGBT發展方向。
4、SDB-IGBT
採用SDB(矽片直接鍵合)技術在IC生產線上製作第四代高速IGBT及模塊系列產品,特點為高速,低飽和壓降,低拖尾電流,正溫度系數易於並聯,在600V和1200V電壓范圍性能優良,分為UF、RUF兩大系統。
5、超快速IGBT
研發重點在於減少IGBT的拖尾效應,使其能快速關斷,研製的超快速IGBT可最大限度地減少拖尾效應,關斷時間不超過2000ns,採用特殊高能照射分層技術,關斷時間可在100ns以下,拖尾更短,重點產品專為電機控制而設計,現有6種型號,另可用在大功率電源變換器中。
6、IGBT/FRD
IGBT/FRD有效結合,將轉換狀態的損耗減少20%,採用TO—247外型封裝,額定規格為1200V、25、50、75、100A,用於電機驅動和功率轉換,以IGBT及FRD為基礎的新技術便於器件並聯,在多晶元模塊中實現更均勻的溫度,進步整體可靠性。
7、IGBT功率模塊
IGBT功率模塊採用IC驅動,各種驅動保護電路,高性能IGBT晶元,新型封裝技術,從復合功率模塊PIM發展到智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB、電力模塊IPEM。PIM向高壓大電流發展,智能化、模塊化成為IGBT發展熱門。

❹ SCR.GTO.GTR功率MOSFET。IGBT的各自優缺點

上述提到的器件都屬於功率開關器件。若按參與導電的載流子是一種還是兩種,可分為單極器件和雙極器件。其中屬於雙極器件的有:SCR、GTO、GTR以及IGBT;單極器件的是功率MOSFET。SCR是可控硅整流器,也叫晶閘管,主要用在類似於二極體的領域,其與二極體不同的是,正向工作時,可通過門極電流來觸發導通,而不像是二極體過了導通電壓就能直接導通,但其關斷不能通過門極關斷,而是將電流減小至某個值以下,或是直接的換向關斷。GTO是Gate Turn-off Thyristor, 為門極可關斷晶閘管,即可以通過控制門極關斷晶閘管。GTR應該是Giant Transistor,為巨型晶體管,導通工作時要求發射結集電結均正偏,與普通BJT工作類似。以上的器件主要用於大電流,高壓,低頻場合。而功率MOSFET由於是單極型器件,電流處理能力相對較弱,但由於其在開關過程中,沒有載流子存儲的建立與抽取,其頻率特性好,用於高頻低壓領域。而IGBT,為Insulated Gate Bipolar Transistor,是絕緣柵雙極場效應管,為電壓控制電流,柵控器件,其工作頻率比普通的雙極器件高,電流處理能力比MOSFET要強,一般用於中高頻中高壓領域。

❺ IGBT管與場效應管的區別及用途

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)
IGBT是由BJT(雙極型三極體)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式電力半導體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。
GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅動電流較大;MOSFET驅動功率很小,開關速度快,但導通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點,驅動功率小而飽和壓降低。
專業名字為絕緣柵雙極型功率管 。通俗點說GBT管是有MOS管(場效應管)和雙極型達林頓管結合而成。將場效應管做為推動管,大功率達林頓管作為輸出管。這樣兩者優點有機的結合成現在的IGBT管,功率可以做的很大。

場效應晶體管(Field Effect Transistor縮寫(FET))簡稱場效應管。主要有兩種類型(junction FET—JFET)和金屬 - 氧化物半導體場效應管(metal-oxide semiconctor FET,簡稱MOS-FET)。由多數載流子參與導電,也稱為單極型晶體管。它屬於電壓控制型半導體器件。具有輸入電阻高(107~1015Ω)、雜訊小、功耗低、動態范圍大、易於集成、沒有二次擊穿現象、安全工作區域寬等優點。

❻ IGBT是什麼

(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極體)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體

❼ 什麼是IGBT它的作用是什麼

IGBT是英文單詞Insulated Gate Bipolar Transistor,它的中文意思是絕緣柵雙極型晶體管。

從功能上來說,IGBT就是一個電路開關,優點就是用電壓控制,飽和壓降小,耐壓高。用在電壓幾十到幾百伏量級、電流幾十到幾百安量級的強電上的。而且IGBT不用機械按鈕,它是由計算機控制的。

所以有了IGBT這種開關,就可以設計出一類電路,通過計算機控制IGBT,把電源側的交流電變成給定電壓的直流電,或是把各種電變成所需頻率的交流電,給負載使用。這類電路統稱變換器。

IGBT模塊具有節能、安裝維修方便、散熱穩定等特點;當前市場上銷售的多為此類模塊化產品,一般所說的IGBT也指IGBT模塊;隨著節能環保等理念的推進,此類產品在市場上將越來越多見;

IGBT是能源變換與傳輸的核心器件,俗稱電力電子裝置的「CPU」,作為國家戰略性新興產業,在軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領域應用極廣。

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方法

IGBT是將強電流、高壓應用和快速終端設備用垂直功率MOSFET的自然進化。由於實現一個較高的擊穿電壓BVDSS需要一個源漏通道,而這個通道卻具有很高的電阻率,因而造成功率MOSFET具有RDS(on)數值高的特徵,IGBT消除了現有功率MOSFET的這些主要缺點。

雖然最新一代功率MOSFET 器件大幅度改進了RDS(on)特性,但是在高電平時,功率導通損耗仍然要比IGBT 技術高出很多。較低的壓降,轉換成一個低VCE(sat)的能力,以及IGBT的結構,同一個標准雙極器件相比,可支持更高電流密度,並簡化IGBT驅動器的原理圖。

導通

IGBT矽片的結構與功率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,並完全按照功率 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,那麼,J1將處於正向偏壓,一些空穴注入N-區內,並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,並啟動了第二個電荷流。最後的結果是,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); 一個空穴電流(雙極)。

關斷

當在柵極施加一個負偏壓或柵壓低於門限值時,溝道被禁止,沒有空穴注入N-區內。在任何情況下,如果MOSFET電流在開關階段迅速下降,集電極電流則逐漸降低,這是因為換向開始後,在N層內還存在少數的載流子(少子)。

這種殘余電流值(尾流)的降低,完全取決於關斷時電荷的密度,而密度又與幾種因素有關,如摻雜質的數量和拓撲,層次厚度和溫度。少子的衰減使集電極電流具有特徵尾流波形,集電極電流引起以下問題:功耗升高;交叉導通問題,特別是在使用續流二極體的設備上,問題更加明顯。

鑒於尾流與少子的重組有關,尾流的電流值應與晶元的溫度、IC 和VCE密切相關的空穴移動性有密切的關系。因此,根據所達到的溫度,降低這種作用在終端設備設計上的電流的不理想效應是可行的。

❽ IGBT是什麼元件

IGBT,絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極體)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅動電流較大。

MOSFET驅動功率很小,開關速度快,但導通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點,驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用於直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。

IGBT模塊是由IGBT(絕緣柵雙極型晶體管晶元)與FWD(續流二極體晶元)通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產品;封裝後的IGBT模塊直接應用於變頻器、UPS不間斷電源等設備上。

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IGBT的觸發和關斷要求給其柵極和基極之間加上正向電壓和負向電壓,柵極電壓可由不同的驅動電路產生。當選擇這些驅動電路時,必須基於以下的參數來進行:器件關斷偏置的要求、柵極電荷的要求、耐固性要求和電源的情況。

因為IGBT柵極- 發射極阻抗大,故可使用MOSFET驅動技術進行觸發,不過由於IGBT的輸入電容較MOSFET為大,故IGBT的關斷偏壓應該比許多MOSFET驅動電路提供的偏壓更高。

IGBT在關斷過程中,漏極電流的波形變為兩段。因為MOSFET關斷後,PNP晶體管的存儲電荷難以迅速消除,造成漏極電流較長的尾部時間,td(off)為關斷延遲時間,trv為電壓Uds(f)的上升時間。實際應用中常常給出的漏極電流的下降時間Tf由圖中的t(f1)和t(f2)兩段組成,而漏極電流的關斷時間。