IGBT的工作原理及應(yīng)用

　　1IGBT的工作原理IGBT的等效電路如圖1所示。由圖1可知,若在IGBT的柵極和發(fā)射極之間加上驅(qū)動正電壓,則MOSFET導(dǎo)通,這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導(dǎo)通;若IGBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V,則MOSFET截止,切斷PNP晶體管基極電流的供給,使得晶體管截止由此可知,IGBT的安全可靠與否主要由以下因素決定：
　　
　　——IGBT柵極與發(fā)射極之間的電壓;
　　
　　——IGBT集電極與發(fā)射極之間的電壓;
　　
　　——流過IGBT集電極－發(fā)射極的電流;
　　
　　——IGBT的結(jié)溫。
　　
　　如果IGBT柵極與發(fā)射極之間的電壓,即驅(qū)動電壓過低,則IGBT不能穩(wěn)定正常地工作,如果過高超過柵極－發(fā)射極之間的耐壓則IGBT可能*性損壞;同樣,如果加在IGBT集電極與發(fā)射極允許的電壓超過集電極－發(fā)射極之間的耐壓,流過IGBT集電極－發(fā)射極的電流超過集電極－發(fā)射極允許的zui大電流,IGBT的結(jié)溫超過其結(jié)溫的允許值,IGBT都可能會*性損壞。
　　
　　2保護(hù)措施在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)針對影響IGBT可靠性的因素,有的放矢地采取相應(yīng)的保護(hù)措施。2．1IGBT柵極的保護(hù)IGBT的柵極－發(fā)射極驅(qū)動電壓VGE的保證值為±20V,如果在它的柵極與發(fā)射極之間加上超出保證值的電壓,則可能會損壞IGBT,因此,在IGBT的驅(qū)動電路中應(yīng)當(dāng)設(shè)置柵壓限幅電路。另外,若IGBT的柵極與發(fā)射極間開路,而在其集電極與發(fā)射極之間加上電壓,則隨著集電極電位的變化,由于柵極與集電極和發(fā)射極之間寄生電容的存在,使得柵極電位升高,集電極－發(fā)射極有電流流過。這時(shí)若集電極和發(fā)射極間處于高壓狀態(tài)時(shí),可能會使IGBT發(fā)熱甚至損壞。如果設(shè)備在運(yùn)輸或振動過程中使得柵極回路斷開,在不被察覺的情況下給主電路加上電壓,則IGBT就可能會損壞。為防止此類情況發(fā)生,應(yīng)在IGBT的柵極與發(fā)射極間并接一只幾十kΩ的電阻,此電阻應(yīng)盡量靠近柵極與發(fā)射極。由于IGBT是功率MOSFET和PNP雙極晶體管的復(fù)合體,特別是其柵極為MOS結(jié)構(gòu),因此除了上述應(yīng)有的保護(hù)之外,就像其他MOS結(jié)構(gòu)器件一樣,IGBT對于靜電壓也是十分敏感的,故而對IGBT進(jìn)行裝配焊接作業(yè)時(shí)也必須注意以下事項(xiàng)：——在需要用手接觸IGBT前,應(yīng)先將人體上的靜電放電后再進(jìn)行操作,并盡量不要接觸模塊的驅(qū)動端子部分,必須接觸時(shí)要保證此時(shí)人體上所帶的靜電已全部放掉;——在焊接作業(yè)時(shí),為了防止靜電可能損壞IGBT,焊機(jī)一定要可靠地接地。IGBT在不間斷電源的應(yīng)用.
　　
　　2．2集電極與發(fā)射極間的過壓保護(hù)過電壓的產(chǎn)生主要有兩種情況,一種是施加到IGBT集電極－發(fā)射極間的直流電壓過高,另一種為集電極－發(fā)射極上的浪涌電壓過高。
　　
　　2.2.1直流過電壓直流過壓產(chǎn)生的原因是由于輸入交流電源或IGBT的前一級輸入發(fā)生異常所致。解決的辦法是在選取IGBT時(shí),進(jìn)行降額設(shè)計(jì);另外,可在檢測出這一過壓時(shí)分?jǐn)郔GBT的輸入,保證IGBT的安全。
　　
　　2.2.2浪涌電壓的保護(hù)因?yàn)殡娐分蟹植茧姼械拇嬖?加之IGBT的開關(guān)速度較高,當(dāng)IGBT關(guān)斷時(shí)及與之并接的反向恢復(fù)二極管逆向恢復(fù)時(shí),就會產(chǎn)生很大的浪涌。