IGBT绝缘栅双极晶体管
车规级IGBT简介
3
定制化服务
针对不同车型和不同能源系统的需求，提供定制 化的车规级IGBT解决方案将成为行业的重要发展 方向。
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车规级IGBT的挑战与解决方案
技术挑战
01
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高可靠性要求
车规级IGBT需要在高温、 高湿、高震动的环境下长 时间稳定工作，对可靠性 和稳定性要求极高。
快速开关响应
车规级IGBT需要具备快速 的开关响应速度，以满足 车辆控制系统对动力和制 动性能的需求。
车规级IGBT简介
汇报人： 2024-01-04
目录
• IGBT的基本介绍 • 车规级IGBT的特点 • 车规级IGBT的应用 • 车规级IGBT的市场前景 • 车规级IGBT的挑战与解决方
案
01
IGBT的基本介绍
IGBT的定义
IGBT（绝缘栅双极晶体管）是一种复合晶体管，由金属-氧化 物-半导体场效应管（MOSFET）和双极晶体管（BJT）组合 而成。
IGBT的优点
01
02
03
04
高速开关能力
IGBT具有快速的开关速度， 能够实现高频率的开关转换。
低通态压降
在导通状态下，IGBT的通态 压降较低，能够降低能源损耗
。
耐高温性能
IGBT能够在高温环境下稳定 工作，适用于高温环境下的应
用。
可靠性高
IGBT的结构简单，可靠性高 ，寿命长。
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车规级IGBT的特点
优化设计
通过优化设计和制程工艺，提高车规级IGBT的开关响应速度和 效率。
降低成本
通过优化供应链管理和规模化生产，降低车规级IGBT的材料成 本和研发成本。
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绝缘栅双极晶体管(IGBT)
2 通态 压降
导通状态时集电极和发射极之间的 管压降。
在小电流段的1/2额定电流以下通态压降具有负温 度系数，在1/2额定电流以上通态压降具有正温度 系数，因此IGBT在并联使用时具有电流自动调节 能力。
电力电子器件概述
擎住效 应
IGBT管中由驱动电压UGE控制 IC大到一定的程度时，IGBT中 寄生的NPN和PNP晶体管处于 饱和状态，栅极G失去对集电 极电流IC的控制作用。
导通压降也很小。
与GTO类似，IGBT能够被设计承受一定的反向
压降。
电力电子器件概述
1.2 绝缘栅双极晶体管（IGBT）的主要参数
1 最大集射 极间电压
UCEM
IGBT在关断状态时集电极和发 射极之间能承受的最高电压。
IGBT的耐压可以做得较高，最大允许电压UCEM可 达4500V以上。
电力电子器件概述
6 输入 阻抗
电力电子器件概述
IGBT的输入阻抗高，可达 109~1011Ω数量级，呈纯电容性， 驱动功率小。
7 最高允 许结温
TJM
IGBT的最高允许结温TJM为 150℃。IGBT的通态压降在室温 和最高结温之间变化很小，具有 良好的温度特性。
电力电子技术的基本概况来自集电极电流值超过ICM时，IGBT产生擎住效应。 IGBT在关断时电压上升率duCE/dt太大将产生擎住
效应。
3 集电极 电流最大 值ICM
电力电子器件概述
器件出厂时必须规定集电极电流 值超过ICM，以及在此相应的栅 极-发射极最大电压UCEM。
4 最大集 电极功耗
PCM
在正常工作温度下允许的最 大耗散功率。
电力电子技术的基本概况
电力电子器件概述
绝缘栅双极晶体管的基本知识
绝缘栅双极晶体管的基本知识绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT）是一种广泛应用于电力电子领域的半导体器件。
它集结了绝缘栅场效应晶体管（MOSFET）和双极晶体管（BJT）的优点，具备高电压承受能力和低导通电阻的特点。
本文将从IGBT的结构、工作原理、特性以及应用等方面进行介绍。
一、结构IGBT的结构主要包括N型衬底、P型注入区、N型漏极、绝缘栅等关键部分。
其中，P型注入区与N型衬底之间存在PN结，形成双极晶体管的集电极和基极，而绝缘栅则位于P型注入区与N型漏极之间，起到控制电流的作用。
二、工作原理IGBT的工作原理可以分为导通状态和截止状态两种情况。
1. 导通状态：当绝缘栅施加正电压时，形成N型衬底、P型注入区和N型漏极之间的导电通道。
此时，绝缘栅形成的电场将控制电子和空穴的浓度，使其在P型注入区和N型漏极之间形成导电通道，从而使电流能够流经器件。
2. 截止状态：当绝缘栅施加负电压时，P型注入区和N型漏极之间形成一个反向偏置的二极管结，导致电流无法通过。
三、特性IGBT具有以下几个特点：1. 高电压承受能力：IGBT可承受较高的电压，通常达到600V以上，甚至可以达到数千伏。
2. 低导通电阻：相比于MOSFET，IGBT的导通电阻较低，能够承受更大的电流。
3. 开关速度较慢：由于IGBT的结构特点，其开关速度相对较慢，限制了其在高频率应用中的使用。
四、应用IGBT广泛应用于电力电子领域，其中包括：1. 变频器：IGBT可用于交流电机驱动，实现调速控制，提高能源利用效率。
2. 逆变器：IGBT在逆变器中起到将直流电转换为交流电的作用，被广泛应用于太阳能发电、风力发电等领域。
3. 电力传输：IGBT可用于电网输电线路的开关控制，提高电力传输效率。
4. 汽车电子：IGBT在电动汽车、混合动力汽车等领域中，用于驱动电机和控制电能流动。
五、总结绝缘栅双极晶体管（IGBT）作为一种集MOSFET和BJT优点于一身的半导体器件，在电力电子领域具有广泛的应用前景。
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的工作原理、基本特性、主要参数
绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的工作原理、基本特性、主要参数绝缘栅双极晶体管（Insulated-Gate Bipolar Transistor，IGBT）是一种复合型电力电子器件。
它结合了MOSFET和电力晶体管GTR的特点，既具有输入阻抗高、速度快、热稳定性好和驱动电路简单的优点，又具有输入通态电压低、耐压高和承受电流大的优点，因而具有良好的特性。
自1986年IGBT开始投入市场以来，就迅速扩展了其应用领域，目前已取代了原来GTR和一部分MOSFET的市场，成为中、小功率电力电子设备的主导器件，并在继续努力提高电压和电流容量，以期再取代GTO的地位。
IGBT的结构与工作原理IGBT是三端器件。
具有栅极G、集电极C和发射极E。
图1（a）给出了一种由N 沟道MOSFET与双极型晶体管组合而成的IGBT的基本结构。
与MOSFET对照可以看出，IGBT比MOSFET多一层P+注入区，因而形成了一个大面积的PN结J1。
这样使得IGBT导通时由P+注入区向N基区发射载流子，从而对漂移区电导率进行调制，使得IGBT具有很强的通流能力。
图1 IGBT的结构、等效电路和电气符号从图1可以看出，这是用双极型晶体管与MOSFET组成的达林顿结构，相当于一个由MOSFET驱动的PNP晶体管，RN为晶体管基区内的调制电阻。
因此，IGBT 的驱动原理与MOSFET基本相同，它是一种场控器件，其开通和关断是由栅射电压uGE决定的，当uGE为正且大于开启电压UGE（th）时，MOSFET内形成沟道，并为晶体管提供基极电流，进而使IGBT导通。
由于前面提到的电导调制效应，使得电阻RN减小，这样高耐压的IGBT也具有很小的通态压降。
当栅极与发射极间施加反向电压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，使得IGBT关断。
上述PNP晶体管与N沟道MOSFET组合而成的IGBT称为N沟道IGBT，记为N-IGBT，其电气图形符号如图1（c）所示。
绝缘栅双极型晶体管
绝缘栅双极型晶体管一、 IGBT介绍IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极晶体管，是由BJT(双极型)和MOS()组成的复合全控型驱动式功率, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优势。
GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。
IGBT综合了以上两种的优势，驱动功率小而饱和压降低。
超级适合应用于为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、、照明电路、牵引传动等领域。
二、 IGBT的结构左侧所示为一个N沟道增强型绝缘栅双极结构， N+区称为源区，附于其上的电极称为源极（即发射极E）。
P+区称为漏区。
的操纵区为栅区，附于其上的电极称为（即门极G）。
沟道在紧靠栅区边界形成。
在C、E两极之间的P型区（包括P+和P-区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（Subchannel region）。
而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区（Drain injector），它是IGBT特有的，与漏区和亚沟道区一路形成PNP，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态。
附于漏注入区上的电极称为漏极（即集电极C）。
IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP(原先为NPN)晶体管提供基极，使IGBT导通。
反之，加反向门极电压排除沟道，切断基极电流，使IGBT关断。
IGBT的驱动方式和MOSFET大体相同，只需操纵输入极N-沟道MOSFET，因此具有高输入阻抗特性。
当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N-层的空穴（少子），对N-层进行电导调制，减小N-层的，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。
三、关于IGBT的测试IGBT模块的测试分为两大类:一类是静态参数测试，即在IGBT模块结温为25C时进行测试，现在IGBT工作在非开关状态；另一类是动态参数测试，即在IGBT模块结温为1时进行测试，现在IGBT工作在开关状态。
IGBT绝缘栅极双极型晶体管
•
在使用IGBT的场合，当栅极回路不正 常或栅极回路损坏时（栅极处于开路状 态），若在主回路上加上电压，则IGBT就 会损坏，为防止此类故障，应在G栅极与E 发射极之间串接一只10KΩ左右的电阻。
图片
名词定义
• • • • • • • • • • 专业术语 符号 定义 集电极、发射极间电压 VCES 栅极、发射极间短路时的集电极，发射极间的最 大电压 栅极发极间电压 VGES 集电极、发射极间短路时的栅极，发射极间最大 电压 集电极电流 IC 集电极所允许的最大直流电流 耗散功率 PC 单个IGBT所允许的最大耗散功率 结温 Tj 元件连续工作时芯片温厦 关断电流 ICES 栅极、发射极间短路，在集电极、发射极 间加上 指定的电压时的集电极电流 漏电流 IGES 集电极、发射极间短路，在栅极、集电极间加上 指定的电压时的栅极漏电流 饱和压降 V CE(sat) 在指定的集电极电流和栅极电压的情况下，集电 极、发射极间的电压。 输入电容 Clss 集电极、发射极间处于交流短路状态，在栅极、发 射极间及集电极、发射极间加上指定电压时， 栅极、发射极 绝缘栅双极晶体管（IGBT）本质上是一个场 效应晶体管，只是在漏极和漏区之间多了一个 P 型层 • IEC规定：源极引出的电极端子（含电极端） 称为发射极端（子），漏极引出的电极端（子） 称为集电极端（子）
工作原理
• 在IGBT的栅极G和发射极E之间加上驱动正 电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电 极C与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通； • 若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则 MOS截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使 得晶体管截止。 • IGBT与MOSFET一样也是电压控制型器件， 在它的栅极G—发射极E间施加十几V的直流电压， 只有在uA级的漏电流流过，基本上不消耗功率。
绝缘栅双极型晶体管符号
绝缘栅双极型晶体管符号1 什么是绝缘栅双极型晶体管？绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT）是一种半导体器件，其结构类似于双极型晶体管和场效应晶体管的结合体。
它的主要应用领域是功率电子和汽车电子，可以用于高电压、高电流的开关控制和电能变换。
IGBT的结构和工作原理相对复杂，但是在广泛应用中是极为可靠和高效的。
2 IGBT的结构和工作原理IGBT的结构类似于双极型晶体管，由一个npn与一个pnp晶体管组成，其中中间部分注入了一个n型地沟板（Channel），上部注入一个绝缘栅（Insulated Gate），整个结构类似于晶体管的结构。
晶体管的工作原理是通过控制基极上的电流实现对晶体管的开关控制，而IGBT的控制电流则是通过绝缘栅上的电场控制，从而控制进入源极和漏极之间的电流，实现对功率电流的可控性。
3 IGBT的特点和优势IGBT具有双极型晶体管和场效应晶体管的优点，在高压和大电流的应用领域中，它能够实现更加广泛的电路控制功能，同时也具有以下特点和优势：（1）高电压容忍能力：IGBT能够承受数百伏的高电压，具有较强的阻绝电压能力，不易被击穿。
（2）大电流特性：IGBT能够通过大电流，应用范围广泛。
（3）低电压驱动：IGBT的正向压降很小，使用起来非常省电。
（4）高开关速度：IGBT的控制电路具有高频响应能力，能够快速实现电流的切换。
4 IGBT的应用领域IGBT的应用领域非常广泛，主要包括以下方面：（1）工业控制领域：在电机启停、电磁阀和灯控等领域中，IGBT 能够实现精准控制和高效能耗。
（2）汽车电子领域：IGBT在汽车电子领域中应用广泛，主要包括电池管理、电子油门、电磁阀控制等方面。
（3）铁路电力领域：IGBT在铁路电力领域中应用非常广泛，主要用于变频空调系统、辅助转向系统、制动转换器等方面。
5 总结绝缘栅双极型晶体管是一种高效、可靠、可控的半导体器件，在功率电子和汽车电子等领域中具有广泛的应用前景。
绝缘栅双极晶体管的原理
绝缘栅双极晶体管的原理绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT）是一种强大的功率开关，具有MOSFET和双极晶体管的优点。
它结合了MOSFET的高输入电阻和低功率驱动需求以及双极晶体管的低导通电阻和高功率承载能力。
IGBT广泛应用于电力电子领域，如交流驱动、逆变器、变频器、电力变压器等。
IGBT的结构主要由P型、N型硅材料和三个控制区域构成，分别是漏极区、绝缘栅区和发射极区。
首先，IGBT的控制区域是绝缘栅区，其中有一个绝缘栅极层。
绝缘栅极由绝缘氧化物层、控制电极和金属连接层组成。
绝缘栅极主要负责控制漏极与源极之间的电流流动。
其次，IGBT的发射极区由N型区域构成，是电流的主要控制区域。
当正向电压施加在漏极上时，P型基区的电子与P型漂移区的空穴重新组合，形成一个N 型区域。
在正常工作条件下，IGBT处于关闭状态。
当绝缘栅极加上正向电压时，绝缘栅极下方的N型区域和P型漂移区产生内建电场。
这个电场将吸引P型漂移区的空穴向N型区域移动，形成一个名为空穴输运层（holes injection layer）的区域。
当发射极加上正向电压，空穴输运层的空穴将通过N型区域向漏极流动。
在这个过程中，N型区域的电子与空穴再次发生复合，形成一个N型输运层，其中的电子将通过N型纵向导通区流向漏极。
因此，IGBT可以形成一个NPN双极结构。
IGBT的导通过程是通过绝缘栅极的电压控制的。
当绝缘栅极处于低电平时（通常为零电压），N型输运层的电子将被吸引到绝缘栅极下的P型漂移区。
由于电子与空穴再次发生复合，电流无法流过N型区域，因此IGBT处于关断状态。
当绝缘栅极加上正向电压时，电子从N型输运层流向绝缘栅极，形成一个细弱的沟道。
这个沟道会引起N型输运层与P型漂移区之间的空间电荷区扩展，使得电流可以通过N型区域流向漏极。
当绝缘栅极施加足够的电压时，空间电荷区达到最大并且IGBT进入饱和导通状态。
绝缘栅双极晶体管的优缺点以及应用场合
绝缘栅双极晶体管的优缺点以及应用场合绝缘栅双极晶体管（IGBT）是一种能够承受高电压和高电流的半导体器件，由于它具有普通双极晶体管和场效应晶体管的优点，同时又能避免它们的缺点，因此在电力电子、变频器和交流调速器等领域得到广泛应用。
其主要优点包括：第一，高电压承受能力。
IGBT的工作电压可以达到数千伏，远高于一般双极晶体管的极限。
第二，高电流承受能力。
IGBT的电流承受能力可以达到数百安培，远高于一般场效应晶体管的极限。
第三，开关速度快。
IGBT的开关速度可以达到微秒级别，比一般双极晶体管要快得多，这使其在高频电路中具有优势。
其主要缺点包括：第一，导通压降大。
由于IGBT的结构特殊，其导通压降比一般双极晶体管要大，这会导致其功率损失增大。
第二，开关损耗大。
由于IGBT的零电压开关和零电流关断特性，其在开关过程中容易产生大量热量，从而增加了开关损耗。
IGBT的应用场合包括：第一，交流驱动器。
IGBT的高电压和高电流承受能力，以及快速的开关速度，使其适用于交流电机的控制。
第二，逆变器。
IGBT的高电压和高电流承受能力，以及零电压开关和零电流关断特性，使其适用于逆变器的控制。
第三，直流稳压器。
IGBT的高电压承受能力，使其适用于直流稳压器的控制。
总之，IGBT是一种功能强大的半导体器件，具有广泛的应用前景。
然而，应用时需要注意其导通压降和开关损耗等问题，以提高其效率和可靠性。
igbt绝缘栅双极晶体管国家标准
igbt绝缘栅双极晶体管国家标准IGBT绝缘栅双极晶体管国家标准。
IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）绝缘栅双极晶体管是一种半导体器件，具有功率MOSFET和双极晶体管的优点，被广泛应用于电力电子、变频调速、逆变器等领域。
为了规范和统一IGBT绝缘栅双极晶体管的生产、测试和应用，我国制定了一系列国家标准，以确保产品质量和安全性。
首先，IGBT绝缘栅双极晶体管国家标准对产品的分类和命名进行了规定。
根据不同的用途和技术要求，IGBT绝缘栅双极晶体管被分为不同的等级和型号，并对其命名进行了统一规范，以便生产厂家和用户能够准确地识别和选择合适的产品。
其次，国家标准对IGBT绝缘栅双极晶体管的技术要求进行了详细的规定。
包括电气特性、封装结构、环境适应能力、可靠性指标等方面的要求，以确保产品在各种工作条件下都能够稳定可靠地工作，并具有一定的抗干扰能力和环境适应能力。
此外，IGBT绝缘栅双极晶体管国家标准还对产品的检验方法和标志进行了规定。
包括产品的外观检查、电气性能测试、环境适应能力测试等内容，以及产品标志的规定和使用，以便生产厂家和用户在使用过程中能够准确地了解产品的性能和质量等信息。
总的来说，IGBT绝缘栅双极晶体管国家标准的制定，对于推动我国IGBT绝缘栅双极晶体管产业的发展，提高产品质量和安全性，促进技术创新和产业升级具有重要意义。
只有严格依照国家标准生产、测试和应用IGBT绝缘栅双极晶体管，才能够确保产品的质量和可靠性，为用户提供更加优质的产品和服务。
综上所述，IGBT绝缘栅双极晶体管国家标准的制定和执行，是我国电力电子领域的重要举措，将为行业的发展和产品的质量提升起到积极的推动作用。
希望生产厂家和用户能够充分重视国家标准的执行，共同推动我国IGBT绝缘栅双极晶体管产业的健康发展。
绝缘栅双极型晶体管作用
绝缘栅双极型晶体管作用
绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种高性能功率半导体器件，广泛应用于电力电子、交通运输、工业自动化等领域。
其主要作用如下：
1. 放大信号：IGBT具有较高的电压放大倍数和较低的输入阻抗，能够有效地放大小信号。
2. 控制电流：IGBT的控制端可以通过调节输入信号的大小来控制输出电流的大小，从而实现对电路的精确控制。
3. 开关功能：IGBT具有快速开关和可靠性高等特点，可以在高频率下进行开关操作，并且不易出现损坏情况。
4. 降低功耗：由于IGBT具有较低的导通损耗和截止损耗，因此能够有效地降低功耗并提高效率。
5. 保护作用：当负载电流过大或过载时，IGBT可以自动切断电路以避免设备损坏，并保护系统安全运行。
6. 防止反向漏电流：由于IGBT具有良好的反向阻断特性，能够有效地防止反向漏电流对设备造成损害。
总之，绝缘栅双极型晶体管是一种高性能功率半导体器件，具有多种作用，能够广泛应用于各个领域。
IGBT绝缘栅双极晶体管解析
IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的英文缩写绝缘门双极性晶体管绝缘栅双极晶体管缩写IGBTMOSFET是场效应管，因为只有一个极性的粒子导电，又称为单极性晶体管。
是功率管，有放大作用，IGBT的本质就是一个场效应管，不过是在场效应管的基础上加上了P+层。
是结合了场效应管＆双极性晶体管的特点。
IGBT是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。
由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道，而这个通道却具有很高的电阻率，因而造成功率MOSFET具有RDS(on)数值高的特征，IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。
虽然最新一代功率MOSFET器件大幅度改进了RDS(on)特性，但是在高电平时，功率导通损耗仍然要比IGBT 技术高出很多。
较低的压降，转换成一个低VCE(sat)的能力，以及IGBT的结构，同一个标准双极器件相比，可支持更高电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。
IGBT基本结构见图1中的纵剖面图及等效电路。
导通IGBT硅片的结构与功率MOSFET 的结构十分相似，主要差异是IGBT增加了P+ 基片和一个N+ 缓冲层(NPT-非穿通-IGBT技术没有增加这个部分)。
如等效电路图所示(图1)，其中一个MOSFET驱动两个双极器件。
基片的应用在管体的P+和N+ 区之间创建了一个J1结。
当正栅偏压使栅极下面反演P基区时，一个N沟道形成，同时出现一个电子流，并完全按照功率MOSFET的方式产生一股电流。
如果这个电子流产生的电压在0.7V范围内，那么，J1将处于正向偏压，一些空穴注入N-区内，并调整阴阳极之间的电阻率，这种方式降低了功率导通的总损耗，并启动了第二个电荷流。
最后的结果是，在半导体层次内临时出现两种不同的电流拓扑：一个电子流(MOSFET 电流)；空穴电流(双极)。
关断当在栅极施加一个负偏压或栅压低于门限值时，沟道被禁止，没有空穴注入N-区内。
绝缘栅双极型晶体管并联二极管
绝缘栅双极型晶体管并联二极管绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）是一种常用的功率半导体器件，具有高电压和高电流承受能力的特点。
而并联二极管则是将多个二极管连接在一起，以增加电流承受能力和可靠性。
本文将介绍绝缘栅双极型晶体管并联二极管的原理、应用和优缺点。
一、绝缘栅双极型晶体管的原理绝缘栅双极型晶体管是一种三极管，由绝缘栅极、发射极和集电极组成。
它的工作原理是通过控制绝缘栅极的电压来控制集电极和发射极之间的电流。
当绝缘栅极施加正向电压时，形成一个导电通道，电流可以流通；而当绝缘栅极施加负向电压时，导电通道关闭，电流无法流通。
将多个绝缘栅双极型晶体管并联二极管连接在一起，可以增加电流承受能力和可靠性。
当电流通过并联二极管时，如果其中一个二极管出现故障或损坏，其他二极管可以分担其电流负荷，保证整个电路的正常工作。
并联二极管的数量越多，电流承受能力越大。
三、绝缘栅双极型晶体管并联二极管的应用绝缘栅双极型晶体管并联二极管广泛应用于各种功率电子设备和电路中，特别是在高电流和高电压场合。
以下是一些常见的应用：1. 变频器：绝缘栅双极型晶体管并联二极管可以用于变频器的输出端，以提高变频器的电流承受能力和可靠性。
2. 逆变器：逆变器将直流电转换为交流电，用于交流电源的供应。
在逆变器中使用绝缘栅双极型晶体管并联二极管可以增加电流承受能力，提高逆变器的效率和可靠性。
3. 电力电子设备：如电力变压器、电力电容器等。
绝缘栅双极型晶体管并联二极管可以在高电流和高电压的情况下，确保设备的正常工作。
4. 汽车电子：绝缘栅双极型晶体管并联二极管常用于汽车电子设备，如发动机控制单元（ECU）、点火系统等。
并联二极管的高电流承受能力保证了设备在高电流环境下的可靠性。
四、绝缘栅双极型晶体管并联二极管的优缺点绝缘栅双极型晶体管并联二极管具有以下优点：1. 增加电流承受能力：通过并联多个二极管，可以增加整个电路的电流承受能力，提高设备的可靠性。
IGBT
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管和MOS(绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET 的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。
IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。
非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
))对于应用IGBT晶体管的人来说，我们主要有以下参数需要了解：IGBT的测试参数包括栅极-发射极阈值电压、集电极-发射极截止电流、集电极-发射极饱和电压、IGBT开通关断时间以及续流二极管的恢复时间等[5]。
这些参数的测试方法符合国标GB/T17007-1997的标准，但部分参数的测试方法有所差异和改进。
(1)栅极-发射极阈值电压VGE(TO)测试:由电压源对被测器件施加规定的集电极-发射极电压;从零开始逐渐增加栅极-发射极间的电压,当检测到集电极电流达到规定值时，此时的栅极电压值即为栅极-发射极阈值电压。
(2)栅极-发射极漏电流IGES测试:集电极-发射极间短路;由电压源对被测器件施加规定的栅极-发射极电压,这时通过栅极-发射极回路的电流即为栅极-发射极漏电流。
(3)集电极-发射极截止电流ICES测试:栅极-发射极短路;由电压源对被测器件施加规定的集电极-发射极电压,这时通过集电极-发射极回路的电流即为集电极-发射极截止电流。
(4)集电极-发射极饱和电压VCE(sat)测试:由电压源对被测器件施加规定幅值和脉宽的栅极电压;调节集电极-发射极电流至规定值,这时相对栅极脉冲稳定部分的集电极-发射极电压即为集电极-发射极饱和电压值。
(5)开通时间ton测试:由电压源对被测器件施加规定幅值、脉宽及上升率的栅极电压;调节集电极电流至规定幅值,开通时间是指开通延迟时间与集电极电流上升时间之和。
绝缘栅双极型晶体管工作原理
绝缘栅双极型晶体管工作原理绝缘栅双极型晶体管，听起来有点高大上，其实它就像一位舞台上的明星，既能独当一面，又能与其他演员配合得天衣无缝。
想象一下，在电路的世界里，它就像个神奇的开关，能在瞬间把电流导入或切断。
平常说的电流，就像是马路上的车辆，流动起来的时候，一切都井然有序，但如果遇上堵车，嘿，麻烦就来了。
那绝缘栅双极型晶体管（IGBT）到底是怎么工作的呢？它有个超厉害的结构。
想象一下，一座高楼，最上面有个阳台，阳台上有个小门，这个小门就是“栅极”。
它负责控制“楼里”的大批电流。
这楼里有电流“公寓”，一进一出，各种电流在这里忙得不可开交。
有了这个小门，电流就能听从指挥，谁进谁出，完全看这个栅极的心情。
我们来聊聊栅极的工作。
它有个特别的地方，就是不需要直接连接电流。
就像魔法一样，只要给栅极施加一个小小的电压，它就能“喊”电流过来。
电流像听话的小孩，听到指令就乖乖地涌动过来，简直是太神奇了！不过，栅极可不是随便就能控制的，得讲究技巧。
要是施加的电压不够，电流就不愿意配合，那就尴尬了。
再来说说这小门的“材料”。
绝缘层就像是它的保护罩，确保了电流不随便乱跑。
要知道，这保护罩是多么重要，稍不留神，电流就可能打破规则，产生短路，那就麻烦大了。
正因为有了这个绝缘层，IGBT才能在高电压和大电流的环境下，依然稳稳当当地工作。
IGBT不仅仅是个开关，它的应用可广泛了。
比如，咱们日常见到的电动汽车和风力发电机里，IGBT都是个大忙人。
它们帮助电能转化、调节，确保一切运转如飞。
再比如，咱们的冰箱、空调，里面的电路都有它的身影，真是家庭的“隐形英雄”。
如果我们进一步深入，IGBT的速度也让人惊叹。
它的开关速度可不是一般的快，像风一样迅捷，瞬间就能切换。
想想，开关电源的时候，简直跟开赛车一样刺激。
这速度让它能轻松应对各种负载变化，绝对是电力系统的“超级英雄”。
不过，IGBT也有小脾气。
长时间工作会让它发热，就像人在阳光下晒久了会中暑一样。
绝缘栅双极晶体管的基本知识
绝缘栅双极晶体管的基本知识绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）是一种常用的电力开关器件，具有较高的电压承受能力和较低的导通压降。
它在现代电力电子技术中得到广泛应用，如变频器、电力逆变器、电力调制器等。
绝缘栅双极晶体管由三个区域组成：N型区域、P型区域和N型区域。
N型区域被称为发射极，P型区域被称为集电极，N型区域被称为基极。
发射极和集电极之间通过P型区域形成P-N结，而基极和发射极之间通过N型区域形成N-P结。
在基极和发射极之间有一层绝缘栅氧化物，起到隔离的作用。
绝缘栅双极晶体管的工作原理如下：当发射极和集电极之间的电压为正时，P-N结会被正向偏置，这时集电结会导通，电流可以从集电极流向发射极。
此时，绝缘栅氧化物上施加一个正电压，使绝缘栅区的电子层向内侧迁移，导致N-P结中的空穴区域减少，从而减小了N-P结的屏蔽效应，提高了电流传输的效率。
因此，绝缘栅双极晶体管具有较低的导通压降。
当发射极和集电极之间的电压为负时，P-N结会被反向偏置，此时集电结不导通，绝缘栅氧化物上施加的正电压使得绝缘栅区的电子层向外侧迁移，增加了N-P结的空穴区域，从而增加了屏蔽效应，减小了电流的传输效率。
因此，绝缘栅双极晶体管具有较高的电压承受能力。
绝缘栅双极晶体管在电力电子领域的应用非常广泛。
它具有较高的开关速度和较低的开关损耗，可以实现高效率的能量转换。
此外，绝缘栅双极晶体管还具有较好的抗短路能力和抗干扰能力，能够在恶劣的工作环境下稳定运行。
绝缘栅双极晶体管的基本知识是电子工程师和电力工程师必备的知识之一。
了解绝缘栅双极晶体管的结构和工作原理，对于设计和应用电力电子系统具有重要意义。
在实际应用中，需要根据具体的要求选择合适的绝缘栅双极晶体管型号，并合理设计电路和控制策略，以实现高效、稳定和可靠的工作。
绝缘栅双极晶体管是一种重要的电力开关器件，具有较高的电压承受能力和较低的导通压降。
绝缘栅双极型晶体管英文缩写
绝缘栅双极型晶体管英文缩写绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT）是一种由晶体管、器件、开关电路和其他一些器件组成的结构复杂的元器件，它也是一种大功率控制元件，能够将小功率脉冲输入信号转换成大功率脉冲输出信号，对应普通晶体管更加稳定可靠。
IGBT采用了晶体管和放大电路的结构，由绝缘栅层、放大晶体管层和电极构成，是一种高压晶体管。
控制IGBT的基本原理是通过控制IGBT的绝缘栅层实现控制，当通过绝缘栅层的电压控制输入来控制IGBT的开关，从而控制IGBT的路径通道以及输出的功率大小。
IGBT的优点是它具有良好的电压控制性、散热性、低成本等优点，因此被广泛应用于电源转换、调制驱动、控制电压调节等领域。
IGBT在电源放大、开关放大等领域有着巨大的应用前景，可以为电源转换、电机驱动、高压电源、噪音抑制和功率放大提供强有力的技术支持。
在电源放大领域，IGBT可以提供稳定的输出电压，平滑的脉冲输出，可以有效的控制电源的输出，从而使电源的输出保持稳定，并且可以抑制噪音。
而IGBT开关放大技术可以加强电流的控制，有效抑制噪声，还可以提高电压、驱动能力和功率容量。
在调制驱动中，IGBT能够提供非常稳定的电源，确保调制驱动的精度，从而保证电机的性能。
此外，IGBT还可以改善电机的效率，并可以延长电机的使用寿命。
IGBT在电压调节领域也非常有用，它可以通过调节IGBT电压来控制电压的输出，从而确保电压的精度和可靠性。
另外，IGBT的使用还可以为电源转换、汽车点火器、卧式母线、电源分配、驱动控制和空调控制提供帮助，这些应用都可以充分利用IGBT的优势使用之。
总之，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种新型的大功率控制元件，它具有优良的电压控制及散热性、低噪音性等优点。
在电源放大、开关放大、调制驱动、电压调节等领域都有很广泛的应用前景，可以为电源转换、电机驱动、高压电源、噪音抑制等提供有力技术支持。
绝缘栅双极型晶体管IGBT测试方案
绝缘栅双极型晶体管IGBT测试方案绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种常见的功率晶体管，在工业应用中非常广泛。
IGBT主要用于控制高电流和高电压的电路，例如变频器、逆变器和电力电子设备等。
在进行IGBT的测试时，主要涉及到以下几个方面：参数测试、静态特性测试和动态特性测试。
1.参数测试：IGBT的参数测试包括电压、电流和功率的测试。
电压测试主要测量IGBT的额定电压和击穿电压。
电流测试则包括静态电流测试和动态电流测试，用于检测IGBT的漏极电流和集电极电流。
功率测试则是通过测量IGBT的损耗来评估其能量转换效率。
2.静态特性测试：静态特性测试主要是对IGBT的导通和截止特性进行测量。
导通特性测试包括测量IGBT的导通电流和导通压降，以及其与温度和电压的关系。
截止特性测试则测量IGBT的截止电流和截止电压，以及其与温度和电压的关系。
3.动态特性测试：动态特性测试主要测量IGBT的开关速度和开启延迟时间。
开关速度是指IGBT从导通状态到截止状态或从截止状态到导通状态的时间。
开启延迟时间是指IGBT从接收到开启信号到完全导通所需的时间。
这些测试可通过施加不同的电压和电流脉冲来进行。
测试方案：对于IGBT的测试，首先需要准备测试仪器和设备，例如示波器、电源和信号发生器等。
其次，需要根据需要设计测试电路，包括电压和电流的测量电路、信号发生器和控制电路等。
然后，根据测试需求编写测试程序，并进行相应的校准和调试工作。
最后，根据测试结果进行数据分析和处理，评估IGBT的性能和可靠性。
在进行IGBT测试时，需要注意以下几点：1.确保测试电路的准确性和稳定性，尽量消除干扰和噪声。
2.根据测试需求选择适当的测试条件，例如电压和电流的范围。
3.对于高功率IGBT的测试，需要采取相应的安全措施，确保测试过程的安全性。
4.在进行动态特性测试时，注意测试信号的波形和频率，以确保测试的准确性和可重复性。
5.在测试过程中及时记录和保存测试数据，并进行数据分析和处理，以评估IGBT的性能和可靠性。
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IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的英文缩写绝缘门双极性晶体管绝缘栅双极晶体管缩写IGBTMOSFET是场效应管，因为只有一个极性的粒子导电，又称为单极性晶体管。
是功率管，有放大作用，IGBT的本质就是一个场效应管，不过是在场效应管的基础上加上了P+层。
是结合了场效应管＆双极性晶体管的特点。
IGBT是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。
由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道，而这个通道却具有很高的电阻率，因而造成功率MOSFET具有RDS(on)数值高的特征，IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。
虽然最新一代功率MOSFET器件大幅度改进了RDS(on)特性，但是在高电平时，功率导通损耗仍然要比IGBT 技术高出很多。
较低的压降，转换成一个低VCE(sat)的能力，以及IGBT的结构，同一个标准双极器件相比，可支持更高电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。
IGBT基本结构见图1中的纵剖面图及等效电路。
导通IGBT硅片的结构与功率MOSFET 的结构十分相似，主要差异是IGBT增加了P+ 基片和一个N+ 缓冲层(NPT-非穿通-IGBT技术没有增加这个部分)。
如等效电路图所示(图1)，其中一个MOSFET驱动两个双极器件。
基片的应用在管体的P+和N+ 区之间创建了一个J1结。
当正栅偏压使栅极下面反演P基区时，一个N沟道形成，同时出现一个电子流，并完全按照功率MOSFET的方式产生一股电流。
如果这个电子流产生的电压在0.7V范围内，那么，J1将处于正向偏压，一些空穴注入N-区内，并调整阴阳极之间的电阻率，这种方式降低了功率导通的总损耗，并启动了第二个电荷流。
最后的结果是，在半导体层次内临时出现两种不同的电流拓扑：一个电子流(MOSFET 电流)；空穴电流(双极)。
关断当在栅极施加一个负偏压或栅压低于门限值时，沟道被禁止，没有空穴注入N-区内。
在任何情况下，如果MOSFET电流在开关阶段迅速下降，集电极电流则逐渐降低，这是因为换向开始后，在N层内还存在少数的载流子(少子)。
这种残余电流值(尾流)的降低，完全取决于关断时电荷的密度，而密度又与几种因素有关，如掺杂质的数量和拓扑，层次厚度和温度。
少子的衰减使集电极电流具有特征尾流波形，集电极电流引起以下问题：功耗升高；交叉导通问题，特别是在使用续流二极管的设备上，问题更加明显。
鉴于尾流与少子的重组有关，尾流的电流值应与芯片的温度、IC 和VCE密切相关的空穴移动性有密切的关系。
因此，根据所达到的温度，降低这种作用在终端设备设计上的电流的不理想效应是可行的，尾流特性与VCE、IC和TC之间的关系如图2所示。
反向阻断当集电极被施加一个反向电压时，J1 就会受到反向偏压控制，耗尽层则会向N-区扩展。
因过多地降低这个层面的厚度，将无法取得一个有效的阻断能力，所以，这个机制十分重要。
另一方面，如果过大地增加这个区域尺寸，就会连续地提高压降。
第二点清楚地说明了NPT器件的压降比等效(IC 和速度相同) PT 器件的压降高的原因。
正向阻断当栅极和发射极短接并在集电极端子施加一个正电压时，P/N J3结受反向电压控制。
此时，仍然是由N漂移区中的耗尽层承受外部施加的电压。
闩锁IGBT在集电极与发射极之间有一个寄生PNPN晶闸管，如图1所示。
在特殊条件下，这种寄生器件会导通。
这种现象会使集电极与发射极之间的电流量增加，对等效MOSFET的控制能力降低，通常还会引起器件击穿问题。
晶闸管导通现象被称为IGBT闩锁，具体地说，这种缺陷的原因互不相同，与器件的状态有密切关系。
通常情况下，静态和动态闩锁有如下主要区别：当晶闸管全部导通时，静态闩锁出现。
只在关断时才会出现动态闩锁。
这一特殊现象严重地限制了安全操作区。
为防止寄生NPN和PNP晶体管的有害现象，有必要采取以下措施：防止NPN部分接通，分别改变布局和掺杂级别。
降低NPN和PNP晶体管的总电流增益。
此外，闩锁电流对PNP和NPN器件的电流增益有一定的影响，因此，它与结温的关系也非常密切；在结温和增益提高的情况下，P基区的电阻率会升高，破坏了整体特性。
因此，器件制造商必须注意将集电极最大电流值与闩锁电流之间保持一定的比例，通常比例为1：5。
正向导通特性在通态中，IGBT可以按照“第一近似”和功率MOSFET驱动的PNP晶体管建模。
图3所示是理解器件在工作时的物理特性所需的结构元件(寄生元件不考虑在内)。
如图所示，IC是VCE的一个函数(静态特性)，假如阴极和阳极之间的压降不超过0.7V，即使栅信号让MOSFET沟道形成(如图所示)，集电极电流IC也无法流通。
当沟道上的电压大于VGE -Vth 时，电流处于饱和状态，输出电阻无限大。
由于IGBT结构中含有一个双极MOSFET和一个功率MOSFET，因此，它的温度特性取决于在属性上具有对比性的两个器件的净效率。
功率MOSFET的温度系数是正的，而双极的温度系数则是负的。
本图描述了VCE(sat) 作为一个集电极电流的函数在不同结温时的变化情况。
当必须并联两个以上的设备时，这个问题变得十分重要，而且只能按照对应某一电流率的VCE(sat)选择一个并联设备来解决问题。
有时候，用一个NPT进行简易并联的效果是很好的，但是与一个电平和速度相同的PT器件相比，使用NPT会造成压降增加。
动态特性动态特性是指IGBT在开关期间的特性。
鉴于IGBT的等效电路，要控制这个器件，必须驱动MOSFET 元件。
这就是说，IGBT的驱动系统实际上应与MOSFET的相同，而且复杂程度低于双极驱动系统。
如前文所述，当通过栅极提供栅正偏压时，在MOSFET部分形成一个N沟道。
如果这一电子流产生的电压处于0.7V范围内，P+ / N- 则处于正向偏压控制，少数载流子注入N 区，形成一个空穴双极流。
导通时间是驱动电路的输出阴抗和施加的栅极电压的一个函数。
通过改变栅电阻Rg (图4)值来控制器件的速度是可行的，通过这种方式，输出寄生电容Cge 和Cgc可实现不同的电荷速率。
换句话说，通过改变Rg值，可以改变与Rg (Cge+Cgc) 值相等的寄生净值的时间常量(如图4所示)，然后，改变dV/dti。
数据表中常用的驱动电压是15V。
一个电感负载的开关波形见图5，di/dt是Rg的一个函数，如图6所示，栅电阻对IGBT的导通速率的影响是很明显的。
因为Rg数值变化也会影响dv/dt斜率，因此，Rg值对功耗的影响很大。
在关断时，再次出现了我们曾在具有功率MOSFET和BJT 器件双重特性的等效模型中讨论过的特性。
当发送到栅极的信号降低到密勒效应初始值时，VCE开始升高。
如前文所述，根据驱动器的情况，VCE达到最大电平而且受到Cge和Cgc的密勒效应影响后，电流不会立即归零，相反会出现一个典型的尾状，其长度取决于少数载流子的寿命。
在IGBT处于正偏压期间，这些电荷被注入到N区，这是IGBT与MOSFET开关对比最不利特性之主要原因。
降低这种有害现象有多种方式。
例如，可以降低导通期间从P+基片注入的空穴数量的百分比，同时，通过提高掺杂质水平和缓冲层厚度，来提高重组速度。
由于VCE(sat) 增高和潜在的闩锁问题，这种排除空穴的做法会降低电流的处理能力。
安全运行区SOA按电流和电压划分，一个IGBT的安全运行区可以分为三个主要区域，如下表所示：这三个区域在图8中很容易识别。
通常每一张数据表都提供了正向导通(正向偏置安全运行区FBSOA)、反向(反向偏置安全运行区RBSOA)和短路(短路安全运行SCSOA)时描述强度的曲线。
详细内容：FBSOA这部分安全运行区是指电子和空穴电流在导通瞬态时流过的区域。
在IC处于饱和状态时，IGBT所能承受的最大电压是器件的物理极限，如图8所示。
RBSOA这个区域表示栅偏压为零或负值但因空穴电流没有消失而IC依然存在时的关断瞬态。
如前文所述，如果电流增加过多，寄生晶体管会引发闩锁现象。
当闩锁发生时，栅极将无法控制这个器件。
最新版的IGBT没有这种类型的特性，因为设计人员改进了IGBT的结构及工艺，寄生SCR的触发电流较正常工作承受的触发电流(典型Ilatch>5 IC 正常)高出很多。
关于闭锁电流分别作为结温和栅电阻的一个函数的变化情况，见图9和10。
SCSOASCSOA是在电源电压条件下接通器件后所测得的驱动电路控制被测试器件的时间最大值。
图11所示是三个具有等效特性但采用不同技术制造的器件的波形及关断时间。
最大工作频率开关频率是用户选择适合的IGBT时需考虑的一个重要的参数，所有的硅片制造商都为不同的开关频率专门制造了不同的产品。
特别是在电流流通并主要与VCE(sat)相关时，把导通损耗定义成功率损耗是可行的。
这三者之间的表达式：Pcond = VCE IC ，其中，是负载系数。
开关损耗与IGBT的换向有关系；但是，主要与工作时的总能量消耗Ets相关，并与终端设备的频率的关系更加紧密。
Psw = Ets总损耗是两部分损耗之和：Ptot = Pcond + Psw在这一点上，总功耗显然与Ets 和VCE(sat)两个主要参数有内在的联系。
这些变量之间适度的平衡关系，与IGBT技术密切相关，并为客户最大限度降低终端设备的综合散热提供了选择的机会。
因此，为最大限度地降低功耗，根据终端设备的频率，以及与特殊应用有内在联系的电平特性，用户应选择不同的器件。
功率模块IGBT、IPM、PIM 的性能及使用时有关问题的综述1 IGBT主要用途IGBT是先进的第三代功率模块，工作频率1-20KHZ，主要应用在变频器的主回路逆变器及一切逆变电路，即DC/AC变换中。
例电动汽车、伺服控制器、UPS、开关电源、斩波电源、无轨电车等。
问世迄今有十年多历史，几乎已替代一切其它功率器件，例SCR、GTO、GTR、MOSFET，双极型达林顿管等,目今功率可高达1MW的低频应用中，单个元件电压可达4.0KV（PT结构）— 6.5KV（NPT结构），电流可达1.5KA，是较为理想的功率模块。
追其原因是第三代IGBT模块，它是电压型控制，输入阻抗大，驱动功率小，控制电路简单，开关损耗小，通断速度快，工作频率高，元件容量大等优点。
实质是个复合功率器件，它集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体化。
又因先进的加工技术使它通态饱和电压低，开关频率高（可达20KHZ），这两点非常显著的特性，最近西门子公司又推出低饱和压降（2.2V）的NPT—IGBT性能更佳，相继东芝、富士、IR、摩托罗拉亦已在开发研制新品种。
IGBT发展趋向是高耐压、大电流、高速度、低压降、高可靠、低成本为目标的，特别是发展高压变频器的应用，简化其主电路，减少使用器件，提高可靠性，降低制造成本，简化调试工作等，都与IGBT有密切的内在联系，所以世界各大器件公司都在奋力研究、开发，予估近2-3年内，会有突破性的进展。