电磁炉IGBT简介[1]资料

电磁炉常用IGBT管型号及主要参数

目前，用于电磁炉的I G B T管主要由：A I R C H I L D(美国仙童)、I N F I N E O N(德国英飞凌)、T O S H I B A(日本东芝)等几家国外

公司生产，各公司对I G B T管的型号命名不尽相同，但大致有以下规律：

1．管子型号前半部分数字表示该管的最大工作电流值，如：

G40××××、20N××××就分别表示其最大工作电流为40A、20A。

2．管子型号后半部分数字则表示该管的最高耐压值，如：

G×××150××、××N120x××就分别表示最高耐压值为1．5kV、1．2kV。

3．管子型号后缀字母含“D”则表示该管内含阻尼二极管。但未标“D”并不一定是无阻尼二极管，因此在检修时一定要用万用表检测验证，避免出现不应有的损失。

一只I G B T管的技术参数较多，包括反向击穿电压

(B V c e o)、集电极最大连续电流(I c)、输出功率、工作频率等参数。例：G40N150D

反向击穿电压BV ce o(V)1500

集电极最大连续电流Ic(A)40

工作电压(V)1000

输出功率(w)>2000

工作频率(k Hz)<100

栅板门限电压UG e。(V)5．5

集、射极间饱和电压Uc e(v)3．5

集、射极间是否有阻尼保护二极管内含阻尼保护二极管

但在实际修理中，一般只需了解其反向击穿电压(BVceo，又称最高耐压)、集电极最大连续电流(Ic，简称最大电流)及管内是否有阻尼二极管即可。

电磁炉为何要用IGBT管做功率管

在电磁炉电路中，开关管扮演着非常重要的角色。当开关管导通时，+300V经加热线圈、开关管以大电流给加热线圈充电，电能转化为加热线圈中的电磁能。经测试，此时加在开关管上的电压约为十250V，工作电流在20A～40A之间。如此大的工作电流，什么样的开关管才能安全稳定地工作呢?普通的M o s场效应管，虽然仅需微弱的驱动电压即可工作，但工作在高电压和大电流状态时，因内阻较大，管子发热快，难以长时间工作；大功率达林顿管虽然可以在高电压、大电流状态下长时间工作，但需要较大的驱动电流。人们自然想到将场效应管与大功率达林顿管有机地结合的IGBT管，将场效应管作为推动管，大

功率管作为输出管,在高电压、大电流状态下长期安全工作，并表现出极好的开关特性，输出功率可达1000W以上。

电磁炉IGBT管的代换

1、替换管的代用参数大些比小的好

对于功率在2000W以下的电磁炉可选用最大电流为20A或25A的I G B T管，如25Q101等；对于功率等于或大于2000W 的电磁炉应选用最大电流为40A的I G B T管，如G T40T301等。如果一时没有大电流I G B T管，可用两只小电流的I G B T管并联(两只管的c、e、G极分别连在一起)代用。

2、注意内部是否含阻尼二极管

在最高耐压、最大电流符合要求时，内含阻尼管的I G B T 管可以代换不含阻尼二极管的I G B T管；若用不含阻尼二极管的I G B T 管代换含阻尼二极管的I G B T管时，应在新换管的c、e极间加焊一只快恢复二极管。型号如表所示：

3、考虑封装和放置位置

如果封装不符，又受到散热板上固定螺丝孔的限制，就要考虑调整IGBT管的

安装位置；适当改动散热板。若安装难度确实太大，应考虑另选代换管。

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 的开通和关断是由栅极电压来控制的。当栅极加正电压时，MOSFET 内形成沟道，并为PNP晶体管提供基极电流，从而使IGBT导通，此时，从P+区注到N一区进行电导调制，减少N一区的电阻 Rdr值，使高耐压的 IGBT 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 即关断。

正是由于 IGBT 是在N 沟道 MOSFET 的 N+ 基板上加一层 P+ 基板，形成了四层结构，由PNP－NPN晶体管构成 IGBT 。但是，NPN晶体管和发射极由于铝电极短路，设计时尽可能使NPN 不起作用。所以说， IGBT 的基本工作与NPN晶体管无关，可以认为是将 N 沟道 MOSFET 作为输入极，PNP晶体管作为输出极的单向达林顿管。

采取这样的结构可在 N一层作电导率调制，提高电流密度。这是因为从 P+ 基板经过 N+ 层向高电阻的 N一层注入少量载流子的结果。 IGBT 的设计是通过 PNP－NPN 晶体管的连接形成晶闸管。

2.IGBT模块的术语及其特性术语说明