IGBT 等效电路图
详解IGBT系统[图文]
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详解IGBT系统[图文]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模块驱动电路
IGBT模块的使用和安装1.简介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。
GBT(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。
IGBT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。
IGBT典型失效现象及分析
IGBT典型失效现象及分析来源：作者：时间：2008-11-01 Tag：IGBT点击： 6IGBT典型失效现象及分析1、温度上升对IGBT参数的影响温度上升包含两个意思：一是IGBT中的电磁场能量转化为热能，主要由于器件中的电阻热效应；一是器件发热与外部冷却之间的相互作用，发生的热量如果不能及时散发出去，即散发能力不够，则使温度上升。
温度上升，IGBT中的两个晶体管的放大系数α1和α2均增大，该两个晶体管构成一个寄生晶闸管。
借助于IGBT等效电路图（图3），开通过程为：当给栅极加压Vg，产生Ig，则MOSFET开通，产生I1，I1为PNP的基极电流，开通PNP，产生I2，I2为NPN提供基极电流，产生I3，使整个IGBT全面开通。
I1、I2和I3构成IGBT开通后的全部电流，其中I2为主要部分。
当温度上升，α1和α2上升，使α1＋α2→1，将使寄生晶闸管出现“闭锁效应”，而使IGBT一直导通，即使Vg去掉，I1=0,由于该闭锁效应，PNPN导通，开关失效。
因此，温度上升，增加，使得重复开断的通态电流下降。
图4为SKM600GB126D 型IGBT的通态电流IC随温度变化的曲线【5】。
从图中可以看到，随温度升高，电流下降，且在800C之后，电流下降非常迅速。
图4 IGBT（SKM600GB126D）温度－电流曲线（略）在一台实际的160kW三电平变频器中，温升试验中发生的IGBT失效现象说明该问题：该变频器所选的IGBT型号为SKM600GB126D，工频下重复可关断电流为600A。
该变频器起动后，带满载运行，额定电流为315A。
起动稳定后的50分钟运行一切正常，随着运行时间的增加，IGBT壳温从300C上升到1200C，装置发生过流保护。
分析其原因：当IGBT壳温达到1200C以后，最大重复可关断电流值发生变化（约为250A），驱动开关发生失效，直流母排中点电压平衡破坏，造成直通过流，器件保护。
还搞不懂IGBT？一文详细解读IGBT结构和工作原理，几分钟搞定IGBT
还搞不懂IGBT？一文详细解读IGBT结构和工作原理，几分钟搞定IGBT大家好，我是李工，希望大家多多支持我。
（愉快的周末过去了）看到有人给我留言，说希望讲一下IGBT（绝缘栅双极型晶体管)，今天就讲一下IGBT，那位留言的朋友记得按时来看。
在实际应用中最流行和最常见的电子元器件是双极结型晶体管BJT 和 MOS管。
在之前的文章中我已经对BJT的工作原理和MOS管的工作原理以及结构应用有进行详细地说明，如果忘记了可以点击标题直接跳转。
mos管工作原理详解BJT工作原理详解IGBT实物图+电路符号图虽然说BJT 和MOS 管是最流行和最常见的元器件，但是在非常高电流的应用中有限制，这个时候 IGBT 就派上用场了。
你可以把 IGBT 看作 BJT 和 MOS 管的融合体，IGBT具有 BJT 的输入特性和 MOS 管的输出特性。
与BJT 或MOS管相比，绝缘栅双极型晶体管IGBT 的优势在于它提供了比标准双极型晶体管更大的功率增益，以及更高的工作电压和更低的 MOS 管输入损耗。
这篇文章将较为详细地讲解IGBT 内部构造，工作原理等基础知识。
希望能够让大家更了解 IGBT，也请大家多多指教。
什么是IGBT？IGBT 是绝缘栅双极晶体管的简称，是一种三端半导体开关器件，可用于多种电子设备中的高效快速开关。
IGBT 主要用于放大器，用于通过脉冲宽度调制 (PWM) 切换/处理复杂的波形。
就像我上面说的 IGBT 是 BJT 和 MOS管的融合，IGBT 的符号也代表相同。
你可以看到输入侧代表具有栅极端子的MOS管，输出侧代表具有集电极和发射极的 BJT。
集电极和发射极是导通端子，栅极是控制开关操作的控制端子。
IGBT的电路符号与等效电路图IGBT内部结构IGBT 有三个端子（集电极、发射极和栅极）都附有金属层。
然而，栅极端子上的金属材料具有二氧化硅层。
IGBT结构是一个四层半导体器件。
四层器件是通过组合PNP 和NPN 晶体管来实现的，它们构成了 PNPN 排列。
IGBT简单应用
4。驱动电路设计、实际安装的注意事项 4.1关于光藕合器的杂波耐受力 由于IGBT是高速交换元件，因此在驱动电路中使用的光藕合器需要使用 杂波耐受力大的类型。另外，为了避免误动作，光藕合器的初级侧和次级 侧的配线不能交叉，为了充分发挥IGBT的高速交换性能，推荐使用信号 延迟时间短的光藕合器。 4.2关于驱动电路与IGBT间的配线 在驱动电路和IGBT间的配线长的情况下，门极信号的振荡和感应杂波会导致 IGBT误动作，作为对策，有以下方法： （1）驱动配线要尽量短，G，E线制成双绞线； （2）增大RG，但是要注意开关时间、交换损耗； （3）门极配线和IGBT的主电路配线要尽量远离，布局时两者要正交； （4）不要和其他相的门极配线绑在一起。 4.3关于门极过电压保护，为了防止VGE电压超过±20V，需要在G-E间连接齐纳 二极管等保护措施。
*目前的IGBT一般不存在这一问题。
1.4 IGBT的输出特性
图1-6
1.5 IGBT的主要参数有： 1）电压额定 VCES：C,E之间允许的最大电压。
VGES：G，E之间允许的最大电压，一般为±20V。
2）电流额定 ICmax: IGBT允许最大的持续直流；Tj≤150℃时。 IFmax：逆向二极管的允许的最大的持续的正向电流； Tj≤150℃时。 I 2 t：耐10ms以下的正弦波的脉冲电流能力。 3）温度 Tj：硅材料允许的Tjmax≤150 ℃。 4）损耗 Pc：Tj=25 ℃时，IGBT允许的最大损耗。 PCmax= （Tjmax-Tc）/Rth（j-c）。
与MOSFET不 一样的地方
1.2.2 IGBT的等效电路图N PN P图1.5
IGBT
IGBTIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅极型功率管，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电力电子器件。
应用于交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
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。
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)。
UPSIGBTPFC整流器
单相IGBT-PFC整流器得工作原理
DC+
e u AB iR iX L
LR
e
i
A
B
i
e
φ
UAB
iXL
iR
DC-
• 市电正常时,监测e、i得大小与相位,并根据iR(与e同相)与iXL(超前e 90°)确定UAB得幅
值与相位,并产生符合UAB要求得驱动信号,以达到输入电压与输入电流同相位。 • 对UAB得要求:幅值大小取决于脉冲得宽度;相位移φ大小取决于脉冲相位得时序。
> 解决方案
– 通过控制 IGBT 得指令,为中线电感提供一个补偿电流 (调整得参考点为零电位点)。
TN2
N
C8
注 : 这就是个慢速调整过程,采用50Hz得频率。 只有当开关频率达到几KHz左右时,产生得噪声才就是 较明显得。
Vdc_neg
- 4-30900VV
市电输入不变
产生得电压参考信号 发生变化—— 幅值下降、相位后移
i↑
e
φ2↑
驱动信号得产 生方法不变
UAB
iXL
PWM驱动信号变
iR
化:相位及脉宽
2、 IGBT-PFC整流器工作原理
单相IGBT-PFC整流器得工作原理
DC +
DC+
LR
e
A
B
LR
e
A
B
DC -
e正半周: • 触发脉冲到来; • A下侧IGBT导通; • 电感储能。
– C7 与 C8 之间得电压不平衡将影响逆变器得运行。 – 某些负载需要非平衡电流,例如分配不平衡得单相负
++430900 VV
TN1 C7
IGBT的一般作用
IGBT模块的作用时间:2007-08-21 来源: 作者:李春峰王业鹏谢勋点击：7145 字体大小:【大中小】摘要：对IGBT的特性及使用时的注意事项进行了探讨，提出了选择和安装过程中应该注意的方面。
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的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则MOSFET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—发射极间施加十几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。
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。
IGBT的工作原理和作用以及IGBT管的检测方法
IGBT的工作原理和作用以及IGBT管的检测方法IGBT的工作原理和作用IGBT就是一个开关，非通即断，如何控制他的通还是断，就是靠的是栅源极的电压，当栅源极加+12V（大于6V，一般取12V到15V）时IGBT 导通，栅源极不加电压或者是加负压时，IGBT关断，加负压就是为了可靠关断。
IGBT没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。
IGBT有三个端子，分别是G，D，S，在G和S两端加上电压后，内部的电子发生转移（半导体材料的特点，这也是为什么用半导体材料做电力电子开关的原因），本来是正离子和负离子一一对应，半导体材料呈中性，但是加上电压后，电子在电压的作用下，累积到一边，形成了一层导电沟道，因为电子是可以导电的，变成了导体。
如果撤掉加在GS两端的电压，这层导电的沟道就消失了，就不可以导电了，变成了绝缘体。
IGBT的工作原理和作用电路分析IGBT的等效电路如图1所示。
由图1可知，若在IGBT 的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则MOSFET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IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOSFET截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。
图1 IGBT的等效电路由此可知，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，即驱动电压过低，则IGBT不能稳定正常地工作，如果过高超过栅极-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。
电力电子技术-2.5_IGBT
6500V 600A
IC600A ,VGE15V:
4.2V 25 C, 5.5V125 C
o o
• tdon IC600A Vcc3000V 640ns / 570ns • tfon 270ns tdoff 1540ns / 1860ns • tfon 620ns / 960ns 耐压增加，管开通损耗显著增加；开关 时间也明显增加
IGBT的工作原理
驱动原理与电力MOSFET基本相同，场控器件，通断 由栅射极电压uGE决定。 导通：uGE 大于开启电压UGE(th) 时，MOSFET内形 成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通。 通态压降：电导调制效应使电阻RN减小，使通态压 降减小。 关断：栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET 内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT
发射极栅极 G E N+ N+ N+ N+ P P J3 J N 2 N+ J1 P+ C 集电极 a) C IC
漂移区 缓冲区 G 注入区
+ ID RN VJ1 - + + IDRon -
E b)
1-4
•寄生有基射短路的N-PN+晶体管 IGBT的结构 Q1。通常Q1始终截止。Q1导通将 产生挚住效应导致关断困难。过 IGBT＝MOSFET＋P＋N－P 高的dU晶体管Q2组合形成。 ce/dt可使Q1导通。现代产 G 品已可有效防止其导通。 E IGBT结构示意图
IGBT的转移特性和输出特性
a) 转移特性 b) 输出特性
• 当UCE<0时，IGBT处于方向阻断工作状态，在系统运行 中，IGBT处于开关状态，因而在正向阻断区和饱和区之 间来回转换。
IGBT手册
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 、注意事项任何指针式万用表均可用于检测 IGBT 。注意判断IGBT 好坏时，一定要将万用表拨在 R×I0K挡，因 R×IK 档以下各档万用表内部电池电压太低，检测好坏时不能使IGBT 导通，而无法判断 IGBT 的好坏。此方法同样也可以用护检测功率场效应晶体管 ( P 一 MOSFET ）的好坏。
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：
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
装IGBT模块的容器，应选用不带静电的容器。
检测IGBT模块的的办法
以两单元为例:用模拟万用表测量
静态测量:把万用表放在乘100档,测量黑表笔接1端子、红表笔接2端子,显示电阻应为无穷大;
表笔对调,显示电阻应在400欧左右.用同样的方法,测量黑表笔接3端子、红表笔接1端子,
用同样的方法测试1、2端子间的IGBT,若符合上述的情况表明该IGBT也是完好的.
将万用表拨在R×10KΩ挡，用黑表笔接IGBT 的漏极（D），红表笔接IGBT 的源极（S），此时万用表的指针指在无穷处。用手指同时触及一下栅极（G）和漏极（D），这时IGBT 被触发导通，万用表的指针摆向阻值 较小的方向，并能站住指示在某一位置。然后再用手指同时触及一下源极（S）和栅极（G），这时IGBT 被阻 断，万用表的指针回到无穷处。此时即可判断IGBT 是好的。
IGBT模块驱动电路
IGBT模块的使用和安装1.简介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。
GBT(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。
IGBT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。
IGBT基础知识集
IGBT基础知识集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
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。
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。
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。
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的工作原理和工作特性 (2)
IGBT的工作原理与工作特性IGBT的开关作用就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,流过反向基极电流,使IGBT关断。
IGBT的驱动方法与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与动态两类:1.静态特性IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性与开关特性。
IGBT的伏安特性就是指以栅源电压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.也可分为饱与区1、放大区2与击穿特性3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的转移特性就是指输出漏极电流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的开关特性就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 (2－14)式中Uj1——JI结的正向电压,其值为0、7～IV;Udr——扩展电阻Rdr上的压降;Roh——沟道电阻。
IGBT的结构原理与特性图解
IGBT 的结构原理与特性图解摘要: 在IGBT 得到大力发展之前，功率场效应管MOSFET 被用于需要快速开关的中低压场合，晶闸管、GTO 被用于中高压领域。
MOSFET 虽然有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好、驱动电路简单的优点;但是，在200V 或更高电压的场...在IGBT 得到大力发展之前，功率场效应管MOSFET 被用于需要快速开关的中低压场合，晶闸管、GTO 被用于中高压领域。
MOSFET 虽然有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好、驱动电路简单的优点;但是，在200V 或更高电压的场合，MOSFET 的导通电阻随着击穿电压的增加会迅速增加，使得其功耗大幅增加，存在着不能得到高耐压、大容量元件等缺陷。
双极晶体管具有优异的低正向导通压降特性，虽然可以得到高耐压、大容量的元件，但是它要求的驱动电流大，控制电路非常复杂，而且交换速度不够快。
IGBT 正是作为顺应这种要求而开发的，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。
基于这些优异的特性，IGBT 一直广泛使用在超过300V 电压的应用中，模块化的IGBT 可以满足更高的电流传导要求，其应用领域不断提高，今后将有更大的发展。
IGBT 的结构与特性：如图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(即发射极E)。
N 基极称为漏区。
器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极(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。
IGBT 设计要点
绝缘栅双极晶体管（IGBT ）的设计要点赵善麒、张景超、刘利峰、王晓宝江苏宏微科技有限公司作为新型电力半导体器件的主要代表，IGBT 被广泛用于工业、信息、新能源、医学、交通、军事和航空领域。
随着半导体材料和加工工艺的不断进步，IGBT 的电流密度、耐压和频率不断得到提升。
目前，市场上的IGBT 器件的耐压高达6500V ，单管芯电流高达200A ，频率达到300kHz 。
在高频大功率领域，目前还没有任何一个其它器件可以代替它。
本文着重分析讨论IGBT 器件的设计要点。
一、IGBT 的基本结构和工作原理从图1可以看出，IGBT 是一个复合器件，由一个MOSFET 和一个PNP 三极管组成，也可以把它看成是一个VDMOS 和一个PN 二极管组成。
图2是IGBT 的等效电路。
图1 IGBT 原胞的基本结构简化为 Injection layerR b图2 IGBT 器件的等效电路图1. IGBT 的 静态特性常规IGBT 只有正向阻断能力，由PNP 晶体管的集电结承担，而其反向的电压承受能力只有几十伏，因为PNP 晶体管的发射结处没有任何终端和表面造型。
IGBT 在通态情况下，除了有一个二极管的门槛电压（0.7V 左右）以外，其输出特性与VDMOS 的完全一样。
图3 一并给出了IGBT 器件的正、反向直流特性曲线。
IGBT 的主要静态参数： z 阻断电压V （BR ）CES – 器件在正向阻断状态下的耐压； ； 。
z 通态压降V CE(on) – 器件在导通状态下的电压降z 阈值电压V GEth – 器件从阻断状态到导通状态所需施加的栅极电压 V G图3 IGBT 器件的正、反向直流特性2. IGBT 的开关特性IGBT 的开关机理与VDMOS 完全一样，由MOS 栅来控制其开通和关断。
所不同 的是IGBT 比VDMOS 在漏极多了一个PN 结，在导通过程中有少子空穴的参与，这就是所谓的电导调制效应。
IGBT开关电路原理和电路图
IGBT开关电路原理和电路图在开关稳压电源中，开关电路是其核心部分，它是由功率开关管、二极管、电感器和电容器等组成的。
功率开关管可以是半导体功率三极管，也可以是MOSFET、SCR、IGBT、集成稳压器等。
本文以IGBT 为例说明其在开关电源中的应用。
根据功率开关管在输入和输出之间的位置，基本开关电路可分为串联开关电路、并联开关电路和串—并联开关电路等几种。
下面分别予以论述。
1.1 串联开关电路串联开关电路也叫降压开关电路或Buck 电路。
串联开关电路的原理图和等效电路图如图1-l(a)、(b)所示。
图1-1 串联开关电路的原理图和等效电路图由图1-l(a)可以看出，串联开关电路由功率开关管V1 (IGBT)、续流二极管V2、电感L和电容C组成，Vl受占空比为0的脉冲的控制，交替导通或关断，再经L和C组成的滤波器，在负载R上得到直流输出电压Uo，从而完成将脉动的直流输入电压Vcc变换成平滑直流输出电压Uo的功能。
采用图1-l(b)所示的等效电路图来分析串联开关电路的稳态工作过程。
功率开关管VI用一开关S来代替。
当开关S处于位置l（闭合）时，表示Vl处于导通状态；当开关 S处于位置 2（断开）时，表示Vl 处于关断状态。
开关管VI处于导通和关断状态时的等效电路如图1-2所示。
图1-2(a)为Vl处于导通状态时的等效电路。
输入电流ii＝iL（iL为电感电流），iL流过电感L时，在电感器达到饱和之前，电流iL线性增加，负载R 流过电流I。
，R上的电压即输出电压Uo，其极性为上正下负。
当ii>I。
时，电容C处于充电状态，而二极管V2处于反偏置状态。
图1-2(b)为Vl处于关断状态时的等效电路。
由于开关管关断，ii=0，而电感中的电流 iL不会发生突变，电感I中的磁场将改变L两端的电压UL的极性，以维持电流 iL不变。
负载R上的电压U。
仍保持上正下负。
在iL <I。
时，电容C处于放电状态，以维持电流Io不变，即保持输出电压Uo (I。