IGBT工作原理

IGBT工作原理
概述：
IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管）是一种高性能功率半导体器件，常用于控制和调节高电压和高电流的电力电子应用中。

本文将详细介绍IGBT的工作原理及其相关特性。

一、IGBT结构
IGBT由三个主要部份组成：N型电流扩散层、P型基区和N型绝缘栅区。

它的结构类似于MOSFET和双极晶体管的结合体，具有MOSFET的高输入阻抗和双极晶体管的低导通压降特性。

二、IGBT工作原理
1. 关断状态：
当IGBT的栅极电压为0V时，处于关断状态。

此时，N型电流扩散层和N型绝缘栅区之间形成为了反向偏置的PN结，阻挠了电流的流动。

2. 开通状态：
当给IGBT的栅极施加正向电压时，即使很小的电压也能引起电流的流动。

在开通状态下，栅极电压控制导通电流的大小。

3. IGBT的导通过程：
当栅极电压高于临界电压时，电流开始从N型电流扩散层注入到P型基区，形成NPN型双极晶体管。

由于双极晶体管的放大作用，电流迅速增加。

同时，由于N型绝缘栅区的存在，栅极电压控制了电流的大小。

因此，IGBT具有较低的导通压降。

4. IGBT的关断过程：
当栅极电压降低到临界电压以下时，电流开始减小。

在关断过程中，IGBT的
关断速度取决于去除电荷的速度。

通常，通过施加负向电压或者短路栅极电压来加快关断速度。

三、IGBT的特性
1. 高输入阻抗：
由于IGBT的栅极绝缘层，其输入电流极小，因此具有高输入阻抗。

这使得IGBT可以被各种控制电路轻松驱动。

2. 低导通压降：
IGBT的导通压降较低，这意味着在导通状态下能够减小功率损耗，提高效率。

3. 大功率承受能力：
IGBT能够承受较高的电压和电流，适合于高功率应用，如变频器、电力传输、电动车等。

4. 快速开关速度：
IGBT具有较快的开关速度，可以实现高频率的开关操作，适合于需要频繁开
关的应用。

5. 温度依赖性：
IGBT的导通压降和关断速度受温度影响较大。

在高温环境下，其性能可能下降，需要适当的散热措施。

结论：
IGBT是一种高性能功率半导体器件，具有高输入阻抗、低导通压降、大功率
承受能力和快速开关速度等特点。

它在电力电子应用中广泛应用，如电力传输、工
业控制、电动车等领域。

了解IGBT的工作原理和特性对于正确使用和设计相关电路至关重要。