IGBT的常识及使用注意事项
电子元器件系列知识—IGBT
电子元器件系列知识—IGBT一、IGBT 驱动1 驱动电压的选择IGBT 模块GE 间驱动电压可由不同地驱动电路产生。
典型的驱动电路如图1所示。
图1 IGBT 驱动电路示意图Q1，Q2为驱动功率推挽放大，通过光耦隔离后的信号需通过Q1，Q2推挽放大。
选择Q1，Q2其耐压需大于50V 。
选择驱动电路时，需考虑几个因素。
由于IGBT 输入电容较MOSFET 大，因此IGBT 关断时，最好加一个负偏电压，且负偏电压比MOSFET 大，IGBT 负偏电压最好在-5V~-10V 之内；开通时，驱动电压最佳值为15V 10％,15V 的驱动电压足够使IGBT 处于充分饱和，这时通态压降也比较低，同时又能有效地限制短路电流值和因此产生的应力。
若驱动电压低于12V ，则IGBT 通态损耗较大，IGBT 处于欠压驱动状态；若GE V >20V ，则难以实现电流的过流、短路保护，影响IGBT 可靠工作。
2 栅极驱动功率的计算由于IGBT 是电压驱动型器件，需要的驱动功率值比较小，一般情况下可以不考虑驱动功率问题。
但对于大功率IGBT ，或要求并联运行的IGBT 则需要考虑驱动功率。
IGBT 栅极驱动功率受到驱动电压即开通)(ON GE V 和关断)(off GE V 电压，栅极总电荷G Q 和开关f 的影响。
栅极驱动电源的平均功率AV P 计算公式为：AV P =（)(ON GE V +)(off GE V ）*G Q *f对一般情况)(ON GE V =15V ，)(off GE V =10V ，则AV P 简化为：AV P =25*G Q *f 。
f 为IGBT 开关频率。
栅极峰值电流GP I 为：GP I =[)(ON GE V -（-)(off GE V ）]/g R = ()(ON GE V +)(off GE V )/g R注意：g R 应为内部和外部驱动电阻之和，EUPEC 部分IGBT 模块内部封有驱动电阻。
IGBT应用时需要做哪些保护措施
IGBT应用时需要做哪些保护措施由于IGBT工作在高频与高电压、大电流的条件下，因而，IGBT 除了要作降额考虑外，对IGBT的保护设计需要重点考虑。
(一)IGBT的工作原理IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定：——IGBT栅极与发射极之间的电压;——IGBT集电极与发射极之间的电压;——流过IGBT集电极-发射极的电流;——IGBT的结温。
如果IGBT栅极与发射极之间的电压，即驱动电压过高超过栅极-发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏;同样，如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极-发射极之间的耐压，流过IGBT集电极-发射极的电流超过集电极-发射极允许的最大电流，IGBT的结温超过其结温的允许值，IGBT都可能会永久性损坏。
(二)保护措施(1) IGBT栅极的保护IGBT的栅极-发射极驱动电压VGE的保证值为±20V，如果超出保证值的电压，则可能会损坏IGBT，因此，在IGBT的驱动电路中设置栅压限幅电路。
另外，若IGBT的栅极与发射极间开路，由于栅极与集电极和发射极之间寄生电容的存在，使得栅极电位升高，集电极-发射极有电流流过。
这时若集电极和发射极间处于高压状态时，可能会使IGBT发热甚至损坏。
为防止此类情况发生，应在IGBT的栅极与发射极间并接一只几十kΩ的电阻，此电阻应尽量靠近栅极与发射极。
由于IGBT其栅极为MOS结构，对于静电压也是十分敏感的，故而对IGBT进行装配焊接作业时也必须注意以下事项：——在需要用手接触IGBT前，，必须接触时要保证此时人体上所带的静电已全部放掉;——在焊接作业时，为了防止静电可能损坏IGBT，焊机一定要可靠地接地。
(2) 集电极与发射极间的过压保护(2.1)直流过压产生的原因是由于前一级输入发生异常。
解决的办法是在选取IGBT时，进行降额设计;另外，可在检测出这一过压时分断IGBT的输入，保证IGBT的安全。
(2.2) 浪涌电压的保护因为电路中分布电感的存在，加之IGBT的开关速度较高，当IGBT 关断时及与之并接的反向恢复二极管逆向恢复时，就会产生很大的浪涌电压Ldi/dt。
IGBT使用中的几个常识性问题
IGBT使用中的几个常识性问题IGBT是变频器等电力电子产品中经常用到的关键器件，正确地使用好IGBT是保证产品质量的基础和前提。
现总结几个常识性问题，以利于硬件设计人员加深对IGBT的认识。
（1）输出特性IGBT的正向特性可以分为4个区间：饱和区、线性区、截止区和雪崩击穿区。
由于IGBT一般在变频器中是用作开关功能的，故一般工作在饱和区和截止区。
如果驱动能力不够，可能会落到线性区引起过热损坏；如果关断时C-E间的电压过高，则有可能使IGBT发生雪崩击穿而损坏。
IGBT本身不像MOSFET那样内部有一个寄生二极管，所以在很多情况下会把一个二极管芯片与IGBT芯片封装在一起。
由于IGBT是非对称器件，E-C间承受电压的能力很差（通常只有十几伏），由于并联了反并二极管，所以承受的反压会被钳位，但某些情况下，由于二极管正向导通特性差等原因，钳位效果会大打折扣，反压可能冲到很高，进而导致IGBT反向击穿而失效。
（2）集电极电流Ic、Icm和二极管电流IF的定义IGBT器件规格书中给的集电极电流Ic是在不考虑开关损耗情况下管子能够流过的最大连续电流；也即只考虑导通损耗，不考虑其他损耗并且在一定温度情况下管子所能承受的电流。
我们实际使用时IGBT 是工作在周期性地开通、关断状态的，而且开关频率各不相同。
所以从热方面考虑，IGBT也绝对不能在额定电流下使用，具体能流过多大电流，要以结温（包括稳态结温和瞬态结温）计算结果为准。
集电极重复峰值电流Icm是管子在任何情况下都不能超过的最大峰值电流，该值受到结温、键合线通电流能力、功率端子承受能力、擎住效应风险等的限制，热仅仅是其中的一个限定条件。
我们在设定过流点、逐波限流点时要特别注意。
同样，反并二极管的额定电流（富士称为-Ic）也是不考虑开关损耗情况下管子能够流过的最大连续电流，具体定义如下式：（3）门极加稳压管和电阻门极加电阻是为了避免门极悬浮，将IGBT输入电容中残存的电荷泄放掉，避免误开通。
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)基础与运用知识
IGBT基础与运用IGBT，中文名字为绝缘栅双极型晶体管，它是由MOSFET（输入级）和PNP晶体管（输出级）复合而成的一种器件，既有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的特点（控制和响应），又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点（功率级较为耐用），频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz 频率范围内。
理想等效电路与实际等效电路如图所示：IGBT 的静态特性一般用不到，暂时不用考虑，重点考虑动态特性（开关特性）。
动态特性的简易过程可从下面的表格和图形中获取：IGBT的开通过程IGBT 在开通过程中，分为几段时间1.与MOSFET类似的开通过程，也是分为三段的充电时间2.只是在漏源DS电压下降过程后期，PNP晶体管由放大区至饱和过程中增加了一段延迟时间。
在上面的表格中，定义了了：开通时间Ton，上升时间Tr和Tr.i除了这两个时间以外，还有一个时间为开通延迟时间td.on:td.on=Ton-Tr.iIGBT在关断过程IGBT在关断过程中，漏极电流的波形变为两段。
第一段是按照MOS管关断的特性的。
第二段是在MOSFET关断后，PNP晶体管上存储的电荷难以迅速释放，造成漏极电流较长的尾部时间。
在上面的表格中，定义了了：关断时间Toff，下降时间Tf和Tf.i除了表格中以外，还定义trv为DS端电压的上升时间和关断延迟时间td(off)。
漏极电流的下降时间Tf由图中的t(f1)和t(f2)两段组成，而总的关断时间可以称为toff=td(off)+trv十t(f)，td(off)+trv之和又称为存储时间。
从下面图中可看出详细的栅极电流和栅极电压，CE电流和CE电压的关系：从另外一张图中细看MOS管与IGBT管栅极特性可能更有一个清楚的概念：开启过程关断过程尝试去计算IGBT的开启过程，主要是时间和门电阻的散热情况。
C.GE 栅极-发射极电容C.CE 集电极-发射极电容C.GC 门级-集电极电容（米勒电容）Cies = CGE + CGC 输入电容Cres = CGC 反向电容Coes = CGC + CCE 输出电容根据充电的详细过程，可以下图所示的过程进行分析对应的电流可简单用下图所示：第1阶段：栅级电流对电容CGE进行充电，栅射电压VGE上升到开启阈值电压VGE(th)。
IGBT模块的使用及保管
文章编号:1671-9662(2008)06-0053-03IGB T 模块的使用及保管晋卫国1,王银安2(1.河南神马赛尔项目,河南平顶山467000;2.河南质量工程职业学院,河南平顶山467001)摘 要: 对IGBT 的特性及使用时的注意事项进行探讨,提出了选择和安装过程中应该注意的问题。
关键词: IGBT 模块;氧化膜;MOSFET 中图分类号: TN709 文献标识码:A电力电子器件是电力电子技术的基础,也是电力电子技术发展的 龙头 。
新型电力电子器件中又以IGB T 的发展和应用最为广泛。
1 IGB T 模块简介IGBT 是Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极型晶体管)的缩写,IGB T 是由MOSFET 和双极型晶体管复合而成的一种器件,其输入极为MOSFET,输出极为PNP 晶体管,它融和了这两种器件的优点,既具有MOSFE T 器件驱动功率小和开关速度快的优点,又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点,其频率特性介于MOSFET 与功率晶体管之间,可正常工作于几十kHz 频率范围内,在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用,在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
IGB T 的等效电路如图1所示。
由图1可知,若在IGB T 的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFE T 导通,这样PNP 晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGB T 的栅极和发射极之间电压为0V,则MOSFE T 截止,切断PNP 晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。
IGB T 与MOSFET 一样也是电压控制型器件,在它的栅极-发射极间施加十几V 的直流电压,只有 A 级的漏电流流过,基本上不消耗功率。
图1 IGB T 的等效电路2 IGB T 模块的选择IGBT 模块的电压规格与所使用装置的输入电源即市电电源电压紧密相关,其相互关系见下表1。
IGBT模块应用注意事项
IGBT模块应用注意事项IGBT模块应用中应注意的事项有：①各路控制电源要相互隔离，并能达到一定的绝缘等级要求。
②在大功率的逆变器中，下桥臂的开关管也要各自用一个隔离电源，以避免产生回路噪音，只是这几路电源的隔离电压不需太高。
③控制信号线和驱动电源线要离远些，尽量互相垂直，不要平行放置。
④光电耦合器输出与IPM输入之间在PCB上的走线应尽量短，最好不要超过3crn。
⑤驱动信号隔离要采用高共模抑制比(CMR)的高速光电耦合器，要求 tp＜0.8μs，CMR＞lOkV/μs,如6N137、TCP250 等。
⑥IGBT模块驱动端子上的黑色套管是防静电导电管，用户使用接插件引线时，取下套管后应立即插上引线；或采用焊接引线时先焊接，再剪断套管；在无防静电措施时，不要用手触摸驱动端子。
⑦焊接器件时，设备或电烙铁一定要接地。
IGBT散热器IGBT模块的散热器应根据使用条件、环境及IGBT模块参数进行匹配选择，以保证满足IGBT模块工作时对散热器的要求。
散热器表面的光洁度应小于10μm，每个螺丝之间的平面扭曲小于10μm。
为了减小接触热阻，推荐在散热器与IGBT模块之间涂上一层很薄的导热硅脂。
对于IGBT模块底板为铜板的模块，在散热器与IGBT模块均匀受力后，以从IGBT模块边缘可看出有少许导热硅脂挤出为最佳。
对于IGBT模块底板为DBC墓板的模块，散热器表面必须平整、光洁，采用丝网印刷或圆辊滚动的方法涂敷一薄层导热硅脂后，使两者均匀压接。
在为IGBT模块安装散热器时，每个螺钉需按说明书中给出的力矩拧紧。
力矩不足会导致热阻增加或运动中出现螺钉松动现象。
仅安装一个IGBT模块时，应将其装在散热器中心位置，使热阻最小。
安装几个IGBT模块时，应根据每个模块的发热情况留出相应的空间，发热大的模块应留出较多的空间。
两点安装紧固螺丝时，紧固第一个和第二个螺丝时力矩为额定力矩的1/3，然后反复多次紧固，使其达到额定力矩。
四点安装和两点安装类似。
IGBT的正确选择和使用
IGBT的正确选择和使用IGBT(双极性晶体管绝缘栅)是一种重要的功率半导体器件，广泛应用于各种工业和电力应用中。
IGBT在高电压、高电流和高频率下具有低开启电压和低开关损耗的优点，因此被认为是现代功率电子应用的理想选择。
正确选择和使用IGBT对于确保设备的稳定性和可靠性至关重要。
以下是一些关于IGBT正确选择和使用的要点：1.电压和电流等级的选择：根据应用需求和工作环境选择适当的IGBT，确保其电压和电流等级能够满足电路的工作条件。
过高的电压和电流可能导致器件失效或热失控。
2.热管理：IGBT在高功率应用中会产生大量热量，因此需要进行适当的热管理。
使用散热器、风扇或水冷系统等冷却装置来将热量散出。
确保IGBT的工作温度在其允许的范围内，以避免过热损伤。
3.驱动电路设计：IGBT需要适当的驱动电路来确保快速开关和关闭。
驱动电路应能够提供足够的电流和电压以确保IGBT的正常工作。
此外，还需要考虑电流负载的变化和保护电路。
4.保护电路设计：IGBT的应用场景可能面临电压波动、过电流、过温和瞬态过电压等问题，因此需要适当的保护电路来保护IGBT免受这些异常工作条件的损害。
5.模块封装和安装：IGBT通常以模块的形式销售，模块封装选择应考虑散热性能、电气性能和电子结构的布局。
在安装过程中，应注意连接器的正确安装和使用紧固件以确保良好的电气连接和机械固定。
6.噪声控制：IGBT在开关时会产生噪音和电磁干扰。
在设计和布线过程中，需要采取适当的噪声控制措施，如使用滤波器、屏蔽和良好的接地策略。
7.其他注意事项：在使用IGBT时，还需要注意输入电源稳定性、维护周期和环境温度等因素。
IGBT还可能需要进行特殊测试和校准，以确保其正常工作。
总结起来，IGBT的正确选择和使用需要综合考虑电压和电流等级、热管理、驱动电路设计、保护电路设计、模块封装和安装、噪声控制以及其他注意事项等因素。
正确的IGBT选择和使用可以确保设备的稳定性和可靠性，从而提高系统的性能和效率。
IGBT设备安全操作规程
IGBT设备安全操作规程
1. 引言
随着科技的进步和工业现代化的发展，功率电子器件已广泛应用于
各个工业领域中。
其中，绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）作为一种新型功率半导体器件，在工业生产中被广
泛使用。
为了确保人员安全和设备稳定性，本文旨在制定IGBT设备的
安全操作规程，以规范IGBT设备的使用和操作流程，减少操作人员的
误操作和设备的故障率。
2. IGBT设备概述
IGBT是一种基于双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor，BJT）和场效应管（Field Effect Transistor，FET）的技术所开发的半导体三
极管。
它不仅有高电压、高电流承受能力，还具有大功率控制、低导
通损耗、零电压开关、可靠性高等优点。
因此，IGBT被广泛应用于电
力电子、战舰动力、航空航天、汽车工业等领域。
3. IGBT设备安全操作规程
3.1 设备安装前的准备工作
在使用IGBT设备前，必须先进行设备安装的准备工作。
主要包括：•确认设备的电压等级、电流等级、型号和规格等参数；
•根据设备的参数确定适当的电源和接线；
•确保设备安装的位置符合设备的要求，如通风、湿度等；。
IGBT设备安全技术措施
IGBT设备安全技术措施什么是IGBT设备？IGBT（Insulated-Gate Bipolar Transistor）是一种高性能的功率晶体管。
它被广泛应用于工业电力应用领域，例如电力转换器、变频器、电机控制器等。
IGBT设备通常用于高电压、高电流、高功率的电路中，能够驱动大电流和大功率电机等负载。
IGBT设备的安全问题在使用IGBT设备时，必须注意到由于其高压、高电流和高功率的特性，可能存在的安全风险。
以下是IGBT设备可能的安全问题：电气危险由于IGBT设备通常在高电压、高电流、高功率的电路中使用，如果没有正确的安装和操作，电气危险可能会导致触电、电弧等严重问题。
热危险IGBT设备在运行时会发热。
如果控制不当或没有足够的散热，可能会导致设备内部温度过高，从而导致设备故障或甚至起火。
操作错误由于IGBT设备的复杂性，可能发生操作错误，例如电路连接错误、控制信号错误、过载或过压等错误，这些错误可能会导致设备故障或电路短路。
安全隐患由于IGBT设备在高电压、高电流、高功率的电路中使用，并且通常在危险的工业环境中安装和运行，因此可能存在安全隐患，例如触电、辐射、气体泄漏等问题。
IGBT设备的安全技术措施为了保证IGBT设备的安全运行，应该采取以下安全技术措施：设计合理的电路在设计IGBT设备电路时，必须根据具体的应用需求和性能要求，选用合适的电路拓扑和元器件。
电路设计时必须考虑到安全性、可靠性和效率等方面。
严格的质量控制在生产和使用IGBT设备时，应该采取严格的质量控制措施，以确保设备的可靠性和安全性。
制造商应该对设备的设计和生产过程进行质量管理，并根据需求进行必要的测试和验证。
安全操作和维护为了确保IGBT设备的安全运行，必须从设备的操作和维护方面加以考虑。
操作人员应该接受必要的培训和指导，了解设备的特性和安全要求。
维护人员应该定期对设备进行维护和检修，特别是对于热危险问题应该引起足够的重视。
IGBT你该知道的
IGBT你该知道的
什么是IGBT？
IGBT的认知
IGBT即绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型晶体管）和MOS （绝缘栅型场效应晶体管）组成的半导体器件，同时具有高输入阻抗和低导通压降两方面优点。
IGBT模块是由IGBT（绝缘栅双极型晶体管）芯片与FWD（二极管芯片）通过特定的电路封装而成的模块，一般所说的IGBT也指IGBT 模块。
IGBT的工作原理
当我们给G极高电平，它就导通，相当于开关闭合；当我们给G 极低电平，它就截止了，相当于开关断开。
IGBT引脚的检测识别
用万用表电阻档测量IGBT时，某一极与其他两极的阻值都显示为无穷大，如果调换表笔后该极与其它两极的阻值仍为无穷大，则可以判断此极为门极。
其余的两极再使用万用表测量，如果测得的阻值为无穷大，调换表笔后测量阻值比较小，则在测量阻值较小的一次中，可以判断红表笔接的为集电极，黑表笔接的为发射极。
IGBT在新能源汽车上的应用
IGBT模块大约占电机驱动系统成本的50%，而电机驱动系统占整车成本的15%～20%，是除电池之外成本最高的元件，也决定了整车的驱动性能。
新能源汽车在行驶过程中，电机驱动器内的IGBT组高频率地切换通断状态，将动力蓄电池的高压直流电转换成驱动电机需要的三相交流电。
IGBT基础知识汇总
IGBT基础知识汇总1. IGBT是什么？IGBT，绝缘栅双极型晶体管，是由（BJT）双极型三极管和绝缘栅型场效应管（MOS）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有（MOSFET）金氧半场效晶体管的高输入阻抗和电力晶体管（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；（因为Vbe=0.7V,而Ic可以很大（跟PN结材料和厚度有关））MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。
（因为MOS管有Rds，如果Ids比较大，就会导致Vds 很大）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。
IGBT最主要的作用就是把高压直流变为交流，以及变频。
（所以用在电动车上比较多）2. IGBT的工作原理忽略复杂的半导体物理推导过程，下面是简化后的工作原理。
IGBT有N沟道型和P沟道型两种，主流的N沟道IGBT的电路图符号及其等效电路如下：所以整个过程就很简单：当栅极G为高电平时，NMOS导通，所以PNP的CE也导通，电流从CE流过。
当栅极G为低电平时，NMOS截止，所以PNP的CE截止，没有电流流过。
IGBT与MOSFET不同，内部没有寄生的反向二极管，因此在实际使用中(感性负载)需要搭配适当的快恢复二极管。
3. IGBT的优缺点优点：1、具有更高的电压和电流处理能力。
2、极高的输入阻抗。
3、可以使用非常低的电压切换非常高的电流。
4、电压控制装置，即它没有输入电流和低输入损耗。
5、栅极驱动电路简单且便宜，降低了栅极驱动的要求6、通过施加正电压可以很容易地打开它，通过施加零电压或稍微负电压可以很容易地关闭它。
7、具有非常低的导通电阻。
8、具有高电流密度，使其能够具有更小的芯片尺寸。
9、具有比 BJT 和 MOS 管更高的功率增益。
10、具有比 BJT 更高的开关速度。
IGBT模块
IGBT模块工作原理及使用中的注意事项来源： | 发表于：2009年04月13日1 IGBT模块简介IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极型晶体管)的缩写，IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管，它融和了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
IGBT的等效电路如图1所示。
由图1可知，若在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。
实物图图1 IGBT的等效电路2 IGBT模块的选择IGBT模块的电压规格与所使用装置的输入电源即试电电源电压紧密相关。
其相互关系见下表。
使用中当IGBT模块集电极电流增大时，所产生的额定损耗亦变大。
同时，开关损耗增大，使原件发热加剧，因此，选用IGBT模块时额定电流应大于负载电流。
特别是用作高频开关时，由于开关损耗增大，发热加剧，选用时应该降温等使用。
3 使用中的注意事项由于IGBT模块为MOSFET结构，IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。
由于此氧化膜很薄，其击穿电压一般达到20～30V。
因此因静电而导致栅极击穿是IGBT失效的常见原因之一。
因此使用中要注意以下几点：1.在使用模块时，尽量不要用手触摸驱动端子部分，当必须要触摸模块端子时，要先将人体或衣服上的静电用大电阻接地进行放电后，再触摸；2.在用导电材料连接模块驱动端子时，在配线未接好之前请先不要接上模块；3.尽量在底板良好接地的情况下操作。
IGBT的基础知识－－IGBT的基本结构，参数选择，使用注意事项
IGBT的基础知识－－IGBT的基本结构，参数选择，使用注意事项IGBT的基础知识－－IGBT的基本结构，参数选择，使用注意事项1.IGBT的基本结构绝缘栅双极晶体管（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。
根据国际电工委员会的文件建议，其各部分名称基本沿用场效应晶体管的相应命名。
图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构，N+区称为源区，附于其上的电极称为源极。
N+ 区称为漏区。
器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。
沟道在紧靠栅区边界形成。
在漏、源之间的P型区（包括P+和P一区）（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 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成 PNP 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。
附于漏注入区上的电极称为漏极。
为了兼顾长期以来人们的习惯，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）。
这又回到双极晶体管的术语了。
但仅此而已。
IGBT的结构剖面图如图2所示。
它在结构上类似于MOSFET ，其不同点在于IGBT是在N沟道功率MOSFET 的N+基板（漏极）上增加了一个P+ 基板（IGBT 的集电极），形成PN结j1 ，并由此引出漏极、栅极和源极则完全与MOSFET相似。
图1 N沟道IGBT结构图2 IGBT的结构剖面图由图2可以看出，IGBT相当于一个由MOSFET驱动的厚基区GTR ，其简化等效电路如图3所示。
图中Rdr是厚基区GTR的扩展电阻。
IGBT是以GTR 为主导件、MOSFET 为驱动件的复合结构。
N沟道IGBT的图形符号有两种，如图4所示。
实际应用时，常使用图2－5所示的符号。
对于P沟道，图形符号中的箭头方向恰好相反，如图4所示。
IGBT设备安全操作规程
IGBT设备安全操作规程IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种晶体管型的功率半导体器件，具有高压、高电流和高频特点，广泛应用于电力电子领域。
为了确保IGBT设备的安全操作，以下是一些常见的安全操作规程。
1.熟悉设备：在操作IGBT设备之前，要详细了解设备的工作原理和技术参数，熟悉控制系统的特点和功能。
建议在操作前进行专门培训，确保操作人员具备必要的知识和技能。
2.维护设备：定期检查和维护IGBT设备，确保其工作状态良好。
包括清洁设备，检查电缆和接头的连通性，检查散热器的工作状态等。
如发现设备有损坏或故障，应立即停止使用，并请专业技术人员进行维修或更换。
3.接地保护：IGBT设备应正确接地，以确保操作人员的安全。
接地线路应可靠，并符合国家相关标准和规定。
操作人员在操作设备前，应检查接地线路的连通性和接地阻抗，确保接地的有效性。
4.高压保护：IGBT设备通常工作在高压状态下，因此必须采取相应的高压保护措施。
在设备停止工作前，应先切断高压供电源，并确保所有电容器的电荷已经放电完毕。
在操作期间，应避免触摸设备导电部分，以免发生电击事故。
5.温度控制：IGBT设备在工作过程中会产生大量的热量，因此需要采取合适的温度控制措施，防止设备过热。
应确保设备散热器的正常工作，保持散热通道的畅通。
同时，应定期检查设备的温度传感器和温度控制系统的工作状态，确保设备在安全的温度范围内运行。
6.防止湿度和尘埃：IGBT设备对湿度和尘埃非常敏感，这会影响设备的工作效果和寿命。
在安装设备时，应选择干燥和通风良好的环境，并防止尘埃进入设备内部。
在工作结束后，及时清理设备的周围环境，避免积尘和杂物对设备的影响。
7.绝缘测试：定期进行绝缘测试是确保IGBT设备安全操作的重要步骤。
绝缘测试应根据设备的工作电压和国家相关标准的要求进行。
应选择合适的绝缘测试仪器，并按照测试仪器的使用说明进行操作。
IGBT模块的原理及保护事项
IGBT模块的原理及保护事项IGBT模块的原理及保护事项IGBT原理及保护技术电压时，也具有低的通态电压。
IGBT 的工作特性包括静态和动态两类：1 ．静态特性 IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。
IGBT 的伏安特性是指以栅源电压Ugs 为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。
输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制，Ugs越高，Id 越大。
它与GTR 的输出特性相似．也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性三部分。
在截止状态下的IGBT ，正向电压由J2 结承担，反向电压由J1 结承担。
如果无N+ 缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+ 缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT 的某些应用范围。
IGBT 的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs 之间的关系曲线。
它与MOSFET 的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT 处于关断状态。
在IGBT 导通后的大部分漏极电流范围内，Id与Ugs呈线性关系。
最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值一般取为15V 左右。
IGBT 的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。
IGBT处于导通态时，由于它的 PNP 晶体管为宽基区晶体管，所以其B值极低。
尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET 的电流成为IGBT 总电流的主要部分。
此时，通态电压Uds(on) 可用下式表示Uds(on) ＝ Uj1＋ Udr＋IdRoh式中 Uj1 —— JI 结的正向电压；Udr ——扩展电阻Rdr上的压降；Roh ——沟道电阻。
通态电流 Ids 可用下式表示：Ids=(1+Bpnp)Imos式中 Imos ——流过 MOSFET 的电流。
由于N+ 区存在电导调制效应，所以IGBT 的通态压降小，耐压1000V 的IGBT 通态压降为2 ～3V 。
IGBT 处于断态时，只有很小的泄漏电流存在。
IGBT的常识及使用注意事项
IGBT的常识及使用注意事项IGBT的常识及使用注意事项一、IGBT管简介IGBT管是绝缘栅双极型晶体管（Isolated Gate Bipolar Transistor）的简称，它是80年代初诞生，90年代迅速发展起来的新型复合电力电子器件IGBT管是由MOSFET 场效应晶体管和BJT双极型晶体管复合而成的，其输入级为MOSFET，输出级为PNP型大功率三极管，它融和了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件输入阻抗高响应速度快热稳定性好和驱动电路简单的优点，又具有双极型器件通态电压低耐压高和输出电流大的优点，其频率特性介于MOS-FET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位IGBT管的开通和关断是由栅极电压来控制IGBT管的。
当栅极加正电压时，OSFET 内形成沟道，并为PNP晶体管提供基极电流，从而使IGBT管导通，此时高耐压的IGBT管也具有低的通态压降在栅极上加负电压时，MOSFET内的沟道消失，PNP晶体管的基极电流被切断，IGBT管即关断IGBT管与MOSFET一样也是电压控制型器件，在它的栅极发射极间施加十几伏的直流电压，只有微安级的漏电流，基本上不消耗功率，显示了输入阻抗大的优点。
二、IGBT管的代换由于IGBT管工作在大电流高电压状态，工作频率较高，发热量大，因此其故障率较高，又由于其价格较高，故代换IGBT管时，应遵循以下原则：首先，尽量用原型号的代换，这样不仅利于固定安装，也比较简便其次，如果没有相同型号的管子，可用参数相近的IGBT管来代换，一般是用额定电流较大的管子代替额定电流较小的，用高耐压的代替低耐压的，如果参数已经磨掉，可根据其额定功率来代换。
三、IGBT管的保存保存半导体元件的场合温度与湿度应保持常温常湿状态，不应偏离太大一般地，常温规定为5~35摄氏度，常湿规定为45％~75％在冬天特别干燥的地区，需用加湿机加湿装IGBT管模块的容器，应选用不带静电的容器并尽量远离有腐蚀性气体或灰尘较多的场合在温度发生急剧变化的场所IGBT模块表面可能有结露水的现象，因此IGBT模块应放在温度变化较小的地方。
IGBT的基本结构,参数选择,使用注意
IGBT的基本结构，参数选择，使用注意一、I GBT简介IGBT中文名字为绝缘栅双极型晶体管，它是由MOSFET（输入级）和PNP晶体（输出级）复合而成的一种器件，既有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的特点（控制和响应），又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点（功率级较为耐用），频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内。
图1 理想等效电路与实际等效电路图二、IGBT的基本结构绝缘栅双极晶体管（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。
根据国际电工委员会的文件建议，其各部分名称基本沿用场效应晶体管的相应命名。
图2 N沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构图2所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构，N+区称为源区，附于其上的电极称为源极。
N+ 区称为漏区。
器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。
沟道在紧靠栅区边界形成。
在漏、源之间的P型区（包括P+和P一区）（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 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成 PNP 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。
附于漏注入区上的电极称为漏极。
为了兼顾长期以来人们的习惯，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）。
这又回到双极晶体管的术语了。
但仅此而已。
图3 IGBT结构剖面图IGBT的结构剖面图如图3所示。
它在结构上类似于MOSFET ，其不同点在于IGBT是在N沟道功率MOSFET 的N+基板（漏极）上增加了一个P+ 基板（IGBT 的集电极），形成PN结J1，并由此引出漏极、栅极和源极则完全与MOSFET相似。
图4 IGBT的简化等效电路图5 N沟道IGBT图形符号图6 P沟道IGBT图形符号由图3可以看出，IGBT相当于一个由MOSFET驱动的厚基区GTR ，其简化等效电路如图4所示。
IGBT模块工作原理注意事项及检验方法
IGBT模块工作原理注意事项及检验方法一、IGBT模块工作原理：IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种功率半导体器件，结合了MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）和BJT（Bipolar Junction Transistor）的特点。
它具有MOSFET的高输入阻抗和低控制电流特性，以及BJT的低导通电压和高开关速度特性。
IGBT模块由一组IGBT晶片和驱动电路组成。
当输入电压施加在控制端时，驱动电路产生合适的电压和电流信号，控制晶片的导通与关断。
在导通状态下，IGBT模块能够承受大电流和高电压，而在关断状态下，则能够实现较低的能耗。
控制阶段：控制信号施加在控制端，通过驱动电路控制IGBT晶片的导通与关断。
开关阶段：当控制信号将IGBT晶片导通时，由于其结构上的PN结，会使其导通电压下降，其中增加的电流主要由N型补偿垒区供应。
导通阶段：一旦IGBT模块导通，其阻抗降低，电流将大量通过。
在导通状态下，其阻抗几乎只取决于N型补偿区的电阻。
关断阶段：当控制信号将IGBT晶片关断时，PN结上的耗尽层扩展，致使导通层的蓄积区被移出，电流迅速减少。
二、IGBT模块注意事项：1.温度控制：IGBT模块在高负载情况下产生较大的热量，需要结合设计要求和工况要求，进行散热措施，以防止超温。
2.静电防护：IGBT晶片非常敏感，需要采取静电防护措施，如使用防静电工作台、穿着导电手套等。
3.输入电压限制：IGBT模块的输入电压有一定的限制范围，超过此范围可能导致损坏。
因此，在使用时需要注意输入电压的范围。
4.输入信号控制：控制端输入信号的电压和电流要在规定范围内，以保证IGBT模块的正常工作。
5.导通和关断速度：IGBT模块的导通和关断速度会影响其性能，因此需要选择合适的驱动电路和控制信号。
6.绝缘耐压：IGBT模块需要具备良好的绝缘性能，以保证在高压环境下的安全性能。
igbt驱动
igbt驱动•IGBT驱动是用来驱动绝缘栅双极晶体管（IGBT）的驱动电路，IGBT的驱动和保护是其应用中的关键技术。
目录•igbt驱动的要求•igbt驱动的应用举例•igbt驱动的注意事项igbt驱动的要求•根据IGBT 的特性, 其对驱动电路的要求如下:(1) 提供适当的正反向电压, 使IGBT 能可靠地开通和关断。
当正偏压增大时IGBT 通态压降和开通损耗均下降, 但若U GE过大, 则负载短路时其IC 随U GE增大而增大, 对其安全不利, 使用中选U GEn 15V 为好。
负偏电压可防止由于关断时浪涌电流过大而使IGBT误导通, 一般选U GE= - 5V 为宜。
(2) IGBT 的开关时间应综合考虑。
快速开通和关断有利于提高工作频率, 减小开关损耗。
但在大电感负载下, IGBT 的开频率不宜过大, 因为高速开断和关断会产生很高的尖峰电压, 及有可能造成IGBT 自身或其他元件击穿。
(3) IGBT 开通后, 驱动电路应提供足够的电压、电流幅值, 使IGBT 在正常工作及过载情况下不致退出饱和而损坏。
(4) IGBT 驱动电路中的电阻R G 对工作性能有较大的影响, R G 较大, 有利于抑制IGBT 的电流上升率及电压上升率, 但会增加IGBT 的开关时间和开关损耗; R G 较小, 会引起电流上升率增大, 使IGBT 误导通或损坏。
R G 的具体数据和驱动电路的结构及IGBT 的量有关, 一般在几欧～几十欧, 小容量的IGBT 其R G 值较大。
(5) 驱动电路应具有较强的抗干扰能力及对IG2BT 的保护作用。
IGBT 的控制、驱动及保护电路等应和其高速开关特性相匹配, 另外, 在未采取适当的防静电措施情况下, G―E 断不能开路。
igbt驱动的应用举例•1 直接驱动法如图所示, 为了使IGBT 稳定工作, 一般要求双电源供电方式, 即驱动电路要求采用正、负偏压的两电源方式, 输入信号经整形器整形后进入放大级, 放大级采用有源负载方式以提供足够的门极电流。
IGBT
IGBT什么是IGBTIGBT(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。
图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构，N+ 区称为源区，附于其上的电极称为源极。
N+ 区称为漏区。
器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。
沟道在紧靠栅区边界形成。
在漏、源之间的P 型区（包括P+ 和P 一区）（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 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。
附于漏注入区上的电极称为漏极。
IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP 晶体管提供基极电流，使IGBT 导通。
反之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使IGBT 关断。
IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET ，所以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 一层的空穴（少子），对N 一层进行电导调制，减小N 一层的电阻，使IGBT 在高电压时，也具有低的通态电压。
IGBT 的工作特性包括静态和动态两类：1 ．静态特性IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。
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IGBT的常识及使用注意事项
一、IGBT管简介
IGBT管是绝缘栅双极型晶体管（Isolated Gate Bipolar Transistor）的简称，它是80年代初诞生，90年代迅速发展起来的新型复合电力电子器件IGBT管是由MOSFET场效应晶体管和BJT双极型晶体管复合而成的，其输入级为MOSFET，输出级为PNP型大功率三极管，它融和了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件输入阻抗高响应速度快热稳定性好和驱动电路简单的优点，又具有双极型器件通态电压低耐压高和输出电流大的优点，其频率特性介于MOS-FET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位IGBT管的开通和关断是由栅极电压来控制IGBT管的。
当栅极加正电压时，OSFET内形成沟道，并为PNP晶体管提供基极电流，从而使IGBT管导通，此时高耐压的IGBT管也具有低的通态压降在栅极上加负电压时，MOSFET内的沟道消失，PNP晶体管的基极电流被切断，IGBT管即关断 IGBT管与MOSFET一样也是电压控制型器件，在它的栅极发射极间施加十几伏的直流电压，只有微安级的漏电流，基本上不消耗功率，显示了输入阻抗大的优点。
二、IGBT管的代换
由于IGBT管工作在大电流高电压状态，工作频率较高，发热量大，因此其故障率较高，又由于其价格较高，故代换IGBT管时，应遵循以下原则：首先，尽量用原型号的代换，这样不仅利于固定安装，也比较简便其次，如果没有相同型号的管子，可用参数相近的IGBT管来代换，一般是用额定电流较大的管子代替额定电流较小的，用高耐压的代替低耐压的，如果参数已经磨掉，可根据其额定功率来代换。
三、IGBT管的保存
保存半导体元件的场合温度与湿度应保持常温常湿状态，不应偏离太大一般地，常温规定为5~35摄氏度，常湿规定为45％~75％在冬天特别干燥的地区，需用加湿机加湿装IGBT管模块的容器，应选用不带静电的容器并尽量远离有腐蚀性气体或灰尘较多的场合在温度发生急剧变化的场所IGBT模块表面可能有结露水的现象，因此IGBT模块应放在温度变化较小的地方。
四、使用注意事项
IGBT管的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离由于此氧化膜很薄，IGBT管的UGE 的耐压值为 20V，在IGBT管加超出耐压值的电压时，会导致损坏的危险此外，在栅极发射极间开路时，若在集电极与发射极间加上电压，则随着集电极电位的变化，由于集电极有漏电流流过，栅极电位升高，集电极则有电流流过这时，如果集电极与发射极间存在高电压，则有可能使IGBT管发热乃至损坏在应用中，有时虽然保证了栅极驱动电压没有超过栅极最大额定电压，但栅极连线的寄生电感和栅极与集电极间的电容耦合，也会产生使氧化层损坏的振荡电压为此，通常采用双绞线来传送驱动信号，以减少寄生电感在栅极连线中串联小电阻也可以抑制振荡电压，如果栅极回路不合适或者栅极回路完全不能工作时（栅极处于开路状态），若在主回路上加上电压，则IGBT管就会损坏为防止这类损坏情况发生，应在栅极一发射极之间接一只10千欧左右的电阻。
此外，由于IGBT管为MOS结构，对于静电就要十分注意因此，请注意下面几点：
(1)在使用模块时，手持分装件时，请勿触摸驱动端子部分当必须要触摸模块端子时，要先将人体或衣服上的静电放电后，再触摸；
(2)在用导电材料连接IGBT管的驱动端子时，在配线未接好之前请先不要接上模块；
(3)尽量在底板良好接地的情况下操作如焊接时，电烙铁要可靠接地在安装或更换IGBT管时，应十分重视IGBT管与散热片的接触面状态和拧紧程度，为了减少接触热阻，最好在散热器与
IGBT管间涂抹导热硅脂，一般散热片底部安装有散热风扇，当散热风扇损坏中散热片散热不良时将导致IGBT管发热，从而发生故障，因此对散热风扇应定期进行检查，一般在散热片上靠近IGBT管的地方安装有温度感应器，当温度过高时将报警或停止IGBT管工作。
IGBT静态参数测试系统
可测试IGBT参数包括ICES、BVCES、IGESF、VGETH、VGEON、VCESAT、ICON、VF、
GFS、rCE等全直流参数，所有小电流指标保证1%重复测试精度，大电流指标保证2%以内重复测试精度。
主极电流可提供400A 500A 800A 1250A大电流测试选项
BR3500测试系统是一项高速多用途半导体分立器件智能测试系统。
它具有十分丰富的编程软件和强大的测试能力。
可真实准确测试达十九大类二十七分类大、中、小功率的半导体分立器件。
一、可测试种类
1．二极管 Diode
2．稳压（齐纳）二极管 Zener
3．晶体管 Transistor（NPN型/PNP型）
4．可控硅整流器（普通晶闸管） SCR
5．双向可控硅（双向晶闸管） TRIAC
6．MOS场效应管 Power MOSFET（N-沟/P-沟）
7．结型场效应管 J-FET （N-沟/P-沟，耗尽型/增强型）
8. 三端稳压器 REGULATOR（正电压/负电压，固定/可变）
9．绝缘栅双极大功率晶体管 IGBT（NPN型/PNP型）
10.光电耦合器 OPTO-COUPLER（NPN型/PNP型）
11.光电逻辑器件 OPTO-LOGIC
12.光电开关管 OPTO-SWITCH
13.达林顿阵列
14.固态过压保护器 SSOVP
15.硅触发开关 STS
16.继电器 RELAY（A、B、C型）
17.金属氧化物压变电阻 MOV
18.压变电阻 VARISTO
19.双向触发二极管 DIAC
二、技术参数及可实现目标
主极电压：1000V 通过内部设置可扩展到：2000V
主极电流:50A 加选件可扩展到：400A/500A/1000A/1250A
控制极电压:20V 加大电流台选件可扩展到：80V
控制极电流:10A 加大电流台选件可扩展到：40A
电压分辨率:1mV
电流分辨率:100pA 加小电流台选件可扩展到：1pA。