IGBT的工作原理和作用以及IGBT管的检测方法
解析IGBT工作原理及作用
解析IGBT工作原理及作用一、IGBT是什幺 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，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。
通俗来讲:IGBT是一种大功率的电力电子器件，是一个非通即断的开关，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。
三大特点就是高压、大电流、高速。
二、IGBT模块 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，。
IGBT
IGBT本文内容包括IGBT的简介，工作原理，失效问题和保护问题分析。
一．简介IGBT是一种新型的电力半导体器件。
现已成为电力电子领域的新一代主流产品。
它是一种具有MOS输入、双极输出功能的MOS、双极相结合的器件。
结构上，它是由成千上万个重复单元（即元胞）组成，采用大规模集成电术和功率器件技术制造的一种大功率集成器件。
IGBT具有其它功率器件不全具备的高压、大电流、高速三大特点。
它既具有MOSFET的输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高的优点，又具有双极功率晶体管的电流密度大、饱和压降低、电流处理能力强的优点。
它是电力电子领域非常理想的开关器件。
【1】二．工作原理IGBT的结构绝缘栅双极晶体管是一种新型电力半导体器件，它集成MOS栅极控制与双极电导调制以获得高的输入阻抗和低得通态电阻，是目前最理想的功率开关器件。
其基本结构有横向型和纵向型两类，对于高压MOS器件，电流横向流动结构的出现早于电流纵向流动结构，但是其单位面积的最大电流较小，导通电阻较大，因而横向型MOS器件难以实现大功率化。
不过，横向器件便于和其它电路相集成，而且它不需要用高阻外延材料，因而其应用也具有一定的广泛性。
IGBT结构上类似于MOSFET，其不同点是IGBT是在N沟道MOSFET的漏极上增加了一个p+基板，形成PN结J，，栅极与源极则完全与MOSFET相似。
由于IGBT 是在N沟道MOSFET的N十基板上加一层P+基板，形成了四层结构，由PNP一NPN 晶体管构成IGBT。
但是NPN晶体管和发射极由于铝电极短路，设计尽量使NPN 晶体管不起作用。
所以可以认为IGBT是将N沟道MOSFET作为入极、PNP晶体作为输出的单向达林顿管。
在NPT-IGBT中:因为背发射极电流中的电子流成分很大，器件关断时，基区存储的大量电子可以通过背发射区而很快清除掉，空穴可以迅速地流向P阱，所以开关时间短，拖尾电流小，开关损耗小。
解析IGBT管特点_工作原理与保护电路_一_
伏上升到电源电压（在此期间通态电流保持不变），产 相关时，把导通损耗定义为功率损耗是可行的。这三者
生很大的电压应力 ｄｕ／ｄｔ，这将严重地威胁到 ＩＧＢＴ 管长期工作的可靠性。在电路设计中，通过在栅极驱动
之间的表达式为：Ｐｃｏｎｄ＝ＵＣＥ×ＩＣ。开关损耗与 ＩＧＢＴ 管 的换向有关，但是主要与工作时的总能量消耗 Ｅｔｓ 相
少子导电器件，开关特性受少子的注入和复合以及栅 度地降低功耗，根据终端设备的频率以及应用中的电
极驱动条件的影响较大。在实践中，考虑到电容的密勒 平特性，应选择不同的器件。
效应，栅极驱动电路的驱动能力应大于手册中规定值
6. IGBT管损坏的原因及对策
的 ２～３ 倍。
ＩＧＢＴ 管在使用过程中，经常受到容性或感性负载的
（５）安全工作区特性。少子器件在大电流高电压开 冲击，发生过负荷甚至负载短路等，可能导致 ＩＧＢＴ 管损
IGBT及IPM的工作原理和检测方法
IGBT及IPM的⼯作原理和检测⽅法l 、判断极性⾸先将万⽤表拨在R×1K 。
挡，⽤万⽤表测量时，若某⼀极与其它两极阻值为⽆穷⼤，调换表笔后该极与其它两极的阻值仍为⽆穷⼤，则判断此极为栅极（G ）。
其余两极再⽤万⽤表测量，若测得阻值为⽆穷⼤，调换表笔后测量阻值较⼩。
在测量阻值较⼩的⼀次中，则判断红表笔接的为集电极（ C ) ：⿊表笔接的为发射极（ E ）。
2 、判断好坏将万⽤表拨在R×10KQ 档，⽤⿊表笔接IGBT 的集电极（C ) ，红表笔接IGBT 的发时极( E ) ，此时万⽤表的指针在零位。
⽤⼿指同时触及⼀下栅极（G ）和集电极（C ) ，这时⼯GBT 被触发导通，万⽤表的指针摆向阻值较⼩的⽅向，并能站们指⽰在某⼀位置。
然后再⽤⼿指同时触及⼀下栅极（G ）和发射极（ E ) ，这时IGBT 被阻断，万⽤表的指针回零。
此时即可判断IGBT 是好的。
3 、注意事项任何指针式万⽤表铃可⽤于检测IGBT 。
注意判断IGBT 好坏时，⼀定要将万⽤表拨在R×IOK挡，因R×IKQ 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。
电磁炉上的⼤功率管IGBT的检测⽅法IGBT管的好坏可⽤指针万⽤表的Rxlk挡来检测，或⽤数字万⽤表的“⼆极管”挡来测量PN结正向压降进⾏判断。
检测前先将IGBT管三只引脚短路放电，避免影响检测的准确度；然后⽤指针万⽤表的两枝表笔正反测G、e两极及G、c两极的电阻，对于正常的IGBT管（正常G、C两极与G、c两极间的正反向电阻均为⽆穷⼤；内含阻尼⼆极管的IGBT管正常时，e、C极间均有4kΩ正向电阻），上述所测值均为⽆穷⼤；最后⽤指针万⽤表的红笔接c极，⿊笔接e极，若所测值在3．5kΩl左右，则所测管为含阻尼⼆极管的IGBT管，若所测值在50kΩ左右，则所测IGBT管内不含阻尼⼆极管。
通俗易懂讲解IGBT的工作原理和作用
通俗易懂讲解IGBT的工作原理和作用IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）即绝缘栅双极晶体管，是一种常用的功率半导体器件，具有高电压、高电流和高开关速度的特点。
它广泛应用于交流调速、电源逆变、电机驱动等领域，具有重要的作用。
本文将通俗易懂地介绍IGBT的工作原理和作用。
一、IGBT的工作原理IGBT是由N沟道型MOS（Metal Oxide Semiconductor）场效应晶体管与PNP型双极晶体管组成。
它结合了MOSFET和双极晶体管的优点，在导通时具有较低的导通压降，而在关断时具有较高的击穿电压。
其工作原理如下：1. 导通状态：在IGBT导通状态下，当控制电压Ugs大于门极阈值电压Uth时，N沟道型MOSFET处于导通状态，形成通道，电流可以从集电极到源极流动。
由于N沟道型MOSFET的导通电阻较小，因此导通时的压降很小。
2. 关断状态：当控制电压Ugs小于门极阈值电压Uth时，N沟道型MOSFET无通道，不导电，IGBT进入关断状态。
此时，通过控制电压Uce（集电-发射极电压）可以实现IGBT的关断。
由于PNP型双极晶体管的存在，即使在较高的Uce下，IGBT也能承受较高的电压。
IGBT的工作原理可以用一个自锁开关的例子来解释。
N沟道型MOSFET相当于自锁开关的门锁，控制门锁的状态可以实现导通和关断；PNP型双极晶体管相当于自锁开关的钥匙，即使是在关断状态下，只要插入钥匙（提供较高的Uce），开关仍然可以打开。
二、IGBT的作用IGBT作为一种高性能的功率开关器件，其作用主要体现在以下几个方面：1. 电流调节：IGBT能够调节高电压和高电流，广泛应用于交流调速和电源逆变等领域。
在交流调速中，IGBT可以根据输入信号的变化，控制电机的转速和输出功率。
2. 电源逆变：IGBT可实现DC/AC逆变，将直流电源转换为交流信号，用于交流电源转换、逆变焊机等领域。
igbt工作原理通俗易懂
igbt工作原理通俗易懂
1IGBT工作原理
IGBT（Integrated Gate Bipolar Transistor，集成场效应管双极晶体管）是一种具有高集成度和高功率密度特点的双极晶体管电子器件，它在电力电子技术领域中广泛应用，是电力电子技术发展的关键。
IGBT将功率型管（Power BJT）和场效应管（MOSFET）的优点通过物理设计进行高效集成，具有良好的综合电性能，具有低损耗、低成本和高功率密度的优点，可作为普通小功率管的替代品。
2IGBT的工作原理
IGBT的工作原理和其他类型的晶体管都不太一样，它具有独特的物理结构特点。
它将功率型管（Power BJT）和场效应管（MOSFET）的优点结合起来，它具有功率型管（Power BJT）的低饱和电压和高恒定电流特性，也具有场效应管（MOSFET）的可控性。
IGBT的具体工作过程是：在施加锁定电位—主电压的作用下，通过MOS沟道和散热电阻让功率型管（Power BJT）开关，从而允许或抑制电路中流动的电流，完成电路控制和断流控制的功能。
3IGBT的特性与应用
IGBT的抗热传导也很高，由于具有类比双极管、MOSFET等特性，它也具有阻性异常低、饱和电压低、过流能力强和便于控制等特性。
当电流处于低电流水平时，IGBT的损耗会有所下降，使用更节能。
IGBT具有噪音小、结构小巧、调速控制精度高等特点，几乎没有明显的欠陷，主要用于电力技术和电气技术领域，生产的IGBT大多应用于空调、电梯、变流器、脉冲调速器和调相器等电力设备中。
此外，还用于汽车、计算机、配电、通信、电游戏技术以及各种智能类的控制技术中。
技术干货：IGBT的结构与工作原理及测量方法
IGBT全称绝缘栅双极晶体管，它是由BJT（双极型晶体管）和MOSFET（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式电子电力器件，即具有MOSFET的输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高的优点，又具有双极型功率晶体管的电流密度大、饱和压降低、电流处理能力强的优点。
一、IGBT的结构IGBT在结构上类似于MOSFET，其不同点在于IGBT是在N沟道功率管MOSFET的N+基板（漏极）上加了一个P+基板（IGBT）的集电极，行成PN结J1，并由此引出漏极，栅极和源极则完全与MOSFET相似。
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，PNP晶体管和发射极由于铝电极短路，设计时尽量使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。
IEC规定：①源极引出的电极端子（含电机端）称为发射极端（子）；②漏极引出的电极端（子）称为集电极端（子）；③栅极引出的电极端（子）称为栅极端（子）。
N+区称为源区，附于其上的电极称为源极。
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。
而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区，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。
二、IGBT的工作原理N沟道的IGBT工作是通过栅极-发射极间加阀值电压Vth以上的（正）电压，在栅极电极正下方的P层上形成反型层（沟道），开始从发射极电极下的N-层注入电子。
该电子为NPN晶体管的少数载流子，从集电极衬底P+层开始流入空穴，进行电导率调制（双极工作），所以可以降低集电极-发射极间饱和电压。
IGBT驱动原理
IGBT驱动原理目录一、简介二、工作原理三、技术现状四、测试方法五、选取方法简介：绝缘栅双极晶体管 IGBT 是第三代电力电子器件，安全工作,它集功率晶体管 GTR 和功率场效应管MOSFET 的优点于一身，具有易于驱动、峰值电流容量大、自关断、开关频率高（10—40 kHz) 的特点，是目前发展最为迅速的新一代电力电子器件。
广泛应用于小体积、高效率的变频电源、电机调速、 UPS 及逆变焊机当中。
IGBT 的驱动和保护是其应用中的关键技术。
1 IGBT 门极驱动要求1.1 栅极驱动电压因 IGBT 栅极 - 发射极阻抗大，故可使用 MOSFET 驱动技术进行驱动，但 IGBT 的输入电容较 MOSFET 大，所以 IGBT 的驱动偏压应比 MOSFET 驱动所需偏压强。
图 1 是一个典型的例子。
在+20 ℃情况下,实测 60 A ， 1200 V 以下的 IGBT 开通电压阀值为 5 ～ 6 V ，在实际使用时，为获得最小导通压降,应选取Ugc ≥ (1.5 ～ 3）Uge(th） ,当 Uge 增加时，导通时集射电压 Uce 将减小，开通损耗随之减小,但在负载短路过程中 Uge 增加,集电极电流 Ic 也将随之增加，使得 IGBT 能承受短路损坏的脉宽变窄，因此 Ugc 的选择不应太大，这足以使 IGBT 完全饱和，同时也限制了短路电流及其所带来的应力（在具有短路工作过程的设备中，如在电机中使用 IGBT 时， +Uge 在满足要求的情况下尽量选取最小值，以提高其耐短路能力）。
1。
2 对电源的要求对于全桥或半桥电路来说,上下管的驱动电源要相互隔离，由于 IGBT 是电压控制器件，所需要的驱动功率很小,主要是对其内部几百至几千皮法的输入电容的充放电,要求能提供较大的瞬时电流,要使 IGBT 迅速关断，应尽量减小电源的内阻，并且为防止 IGBT 关断时产生的 du/dt 误使 IGBT 导通，应加上一个 -5 V 的关栅电压，以确保其完全可靠的关断（过大的反向电压会造成 IGBT 栅射反向击穿，一般为 -2 ～ 10 V 之间 ) .1。
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驱动基础学习知识原理
IGBT驱动原理目录一、简介二、工作原理三、技术现状四、测试方法五、选取方法简介：绝缘栅双极晶体管 IGBT 是第三代电力电子器件，安全工作，它集功率晶体管 GTR 和功率场效应管MOSFET 的优点于一身，具有易于驱动、峰值电流容量大、自关断、开关频率高(10-40 kHz) 的特点，是目前发展最为迅速的新一代电力电子器件。
广泛应用于小体积、高效率的变频电源、电机调速、 UPS 及逆变焊机当中。
IGBT 的驱动和保护是其应用中的关键技术。
1 IGBT 门极驱动要求1.1 栅极驱动电压因 IGBT 栅极 - 发射极阻抗大，故可使用 MOSFET 驱动技术进行驱动，但 IGBT 的输入电容较 MOSFET 大，所以 IGBT 的驱动偏压应比 MOSFET 驱动所需偏压强。
图 1 是一个典型的例子。
在+20 ℃情况下，实测 60 A ， 1200 V 以下的 IGBT 开通电压阀值为 5 ～6 V ，在实际使用时，为获得最小导通压降，应选取Ugc ≥ (1.5 ～ 3)Uge(th) ，当 Uge 增加时，导通时集射电压 Uce 将减小，开通损耗随之减小，但在负载短路过程中 Uge 增加，集电极电流 Ic 也将随之增加，使得 IGBT 能承受短路损坏的脉宽变窄，因此 Ugc 的选择不应太大，这足以使 IGBT 完全饱和，同时也限制了短路电流及其所带来的应力 ( 在具有短路工作过程的设备中，如在电机中使用 IGBT 时， +Uge 在满足要求的情况下尽量选取最小值，以提高其耐短路能力 ) 。
1.2 对电源的要求对于全桥或半桥电路来说，上下管的驱动电源要相互隔离，由于 IGBT 是电压控制器件，所需要的驱动功率很小，主要是对其内部几百至几千皮法的输入电容的充放电，要求能提供较大的瞬时电流，要使 IGBT 迅速关断，应尽量减小电源的内阻，并且为防止 IGBT 关断时产生的 du/dt 误使 IGBT 导通，应加上一个 -5 V 的关栅电压，以确保其完全可靠的关断( 过大的反向电压会造成 IGBT 栅射反向击穿，一般为 -2 ～ 10 V 之间 ) 。
IGBT_工作原理及检测方法
IGBT模块工作原理以及检测方法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。
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简介介绍
过压、过流及短路保护
01
过压保护
为了防止IGBT在过高的电压下工作导致损坏，需要设置过压保护电路。
当电压超过设定值时，保护电路会迅速动作，切断IGBT的工作电源。
02
过流保护
当IGBT流过过大的电流时，过流保护电路会起作用，限制电流继续增加
，避免IGBT因过热而损坏。
03
短路保护
短路是IGBT运行过程中可能遇到的严重问题。短路保护电路能在发生短
IGBT具有较好的热稳定性 ，能够在高温环境下正常 工作。
IGBT的应用领域
电源变换
IGBT广泛应用于DC-DC变换器、ACDC整流器等电源电路中，实现电压、 电流的变换和控制。
01
02
电机驱动
IGBT可用于电机驱动电路中，如电动 汽车、电动自行车等驱动系统。
03
焊接设备
IGBT作为核心器件，应用于电阻焊、 电弧焊等焊接设备中。
IGBT的市场前景及展望
新能源汽车市场
随着新能源汽车市场的持续增长，IGBT作为核心 功率器件，其需求将继续旺盛。
智能电网与可再生能源
智能电网建设及可再生能源的快速发展将为IGBT 提供新的增长点。
轨道交通市场
轨道交通的电气化与智能化趋势将推动IGBT在轨 道交通领域的应用不断扩大。
展望
未来，随着技术的不断进步，IGBT将在更多领域 得到应用，市场规模将持续扩大。同时，国内品 牌在技术和市场上将不断取得突破，逐步缩小与 国外品牌的差距。
IGBT的驱动方式
栅极驱动：通过控制栅极与发射极之间的电压来控制IGBT的开通与关断。这种方式 简单、直接且效率高。
电流源驱动：通过电流源来为栅极提供驱动电流。这种方式更为稳定，但需要额外 的电流源。
IGBT基本原理及特性选用及故障判断
IGBT基本原理及特性選用及故障判斷IGBT的開關作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP晶體管提供基極電流，使IGBT導通。
反之，加反向門極電壓消除溝道，流過反向基極電流，使IGBT關斷。
IGBT的驅動方法和MOSFET基本相同，只需控制輸入極N一溝道MOSFET，所以具有高輸入阻抗特性。
當MOSFET的溝道形成後，從P+基極注入到N一層的空穴（少子），對N一層進行電導調製，減小N一層的電阻，使IGBT在高電壓時，也具有低的通態電壓。
IGBT的工作特性包括靜態和動態兩類：1 ．靜態特性:IGBT的靜態特性主要有伏安特性、轉移特性和開關特性。
IGBT的伏安特性是指以柵源電壓Ugs為參變量時，漏極電流與柵極電壓之間的關係曲線。
輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs的控制，Ugs越高，Id越大。
它與GTR的輸出特性相似．也可分為飽和區1 、放大區2和擊穿特性3部分。
在截止狀態下的IGBT ，正向電壓由J2結承擔，反向電壓由J1結承擔。
如果無N+緩衝區，則正反向阻斷電壓可以做到同樣水平，加入N+緩衝區後，反向關斷電壓只能達到幾十伏水平，因此限制了IGBT的某些應用範圍。
IGBT的轉移特性是指輸出漏極電流Id與柵源電壓Ugs之間的關係曲線。
它與MOSFET的轉移特性相同，當柵源電壓小於開啟電壓U gs(th)時，IGBT處於關斷狀態。
在IGBT導通後的大部分漏極電流範圍內，Id與Ugs呈線性關係。
最高柵源電壓受最大漏極電流限制，其最佳值一般取為15V左右。
IGBT的開關特性是指漏極電流與漏源電壓之間的關係。
IGBT處於導通態時，由於它的PNP晶體管為寬基區晶體管，所以其B值極低。
儘管等效電路為達林頓結構，但流過MOSFET的電流成為IGBT總電流的主要部分。
此時，通態電壓Uds(on)可用下式表示Uds(on) ＝Uj1 ＋Udr ＋IdRoh式中Uj1 ——JI結的正向電壓，其值為0.7 ～IV ；Udr ——擴展電阻Rdr上的壓降；Roh ——溝道電阻。
IGBT器件的工作原理和在风力发电中的应用
IGBT器件的工作原理和在风力发电中的应用IGBT，全称绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor），是一种混合元件，既有MOSFET的高输入阻抗和低开关频率，又有双极型晶体管的高电流承载能力和低导通电阻。
它主要由三个部分组成：n型和p型半导体层组成的双极型晶体管部分，以及一个绝缘栅极。
当我们给IGBT的栅极施加一个正电压时，MOSFET部分会导通，形成一个导电通道，从而使得双极型晶体管部分导通，形成电流。
当我们去掉栅极的正电压时，MOSFET部分会关闭，从而使得IGBT截止，断开电流。
通过控制栅极电压的施加和移除，我们可以精确控制IGBT的导通和截止，从而实现电能的高效转换和控制。
在风力发电领域，IGBT器件被广泛应用于变频器和整流器等关键部件中。
以我国某知名风力发电机为例，它采用了先进的IGBT变频器技术，使得风力发电机能够在不同的风速下，通过调整IGBT导通和截止的时机和频率，实现对电机转速和扭矩的精确控制，从而提高了发电效率，降低了维护成本。
IGBT器件在风力发电中的应用还体现在它的可靠性高，寿命长，以及易于模块化和集成化。
传统的风力发电机往往需要多级变频器和整流器，而采用IGBT技术的风力发电机则可以通过集成化的设计，减少设备的体积和重量，降低系统的复杂度和维护成本。
总的来说，IGBT器件以其独特的工作原理和在风力发电中的优异表现，为我们提供了一种高效，可靠，以及易于控制的电力电子器件。
我相信，随着科技的进步和市场需求的增长，IGBT器件在风力发电领域的应用将会越来越广泛，为我们的绿色能源事业做出更大的贡献。
重点和难点解析：在上述内容中，有几个重点和难点需要特别关注。
IGBT器件的工作原理，尤其是它结合了MOSFET和双极型晶体管的特性，这是理解IGBT的基础。
IGBT在风力发电中的应用，尤其是在变频器和整流器等关键部件中的作用，这是理解其在风力发电领域价值的关键。
完整word版IGBT的工作原理和工作特性
IGBT 的工作原理和工作特性IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给 导通。
反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使 MOSFE ■基本相同，只需控制输入极 N —沟道MOSFET 所以具有高输入阻抗特性。
道形成后，从 P+基极注入到 N —层的空穴(少子)，对 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。
为参变量时， 漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。
越高，Id 越大。
它与GTR 的输岀特性相似.也可分为饱和区 截止状态下的IGBT ，正向电压由J2结承担，反向电压由 向阻断电压可以做到同样水平，加入 制了 IGBT 的某些应用范围。
IGBT 的转移特性是指输岀漏极电流Id 与栅源电压 Ugs 之间的关系曲线。
它与 MOSFET 勺转移特性相同，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MOSFE 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(o n) = 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。
通态电流 Ids 可用下式表示： Ids=(1+Bpnp)Imos(2 —15)式中Imos ――流过MOSFET 勺电流。
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
摘要IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),也 称 为 绝 缘 栅 双 极 晶 体 管 ,是 一 种 复 合 了 功 率 场 效 应 管 和 电 力 晶 体 管 的 优 点 而 产 生 的 一 种 新 型 复 合 器 件 ,它 同 时 具 有 MOSFET 的 高 速 开 关 及 电 压 驱 动 特 性 和 双 极 晶 体 管 的 低 饱 和 电 压 特 性 及 易 实 现 较 大 电 流 的 能 力 ，既 具 有 输 入 阻 抗 高 、工 作 速 度 快 、热 稳 定 性 好和驱动电路简单的优点， 具有通态电压低、 压高和承受电流大的优点， 又 耐 这 使 得 I G B T 成 为 近 年 来 电 力 电 子 领 域 中 尤 为 瞩 目 的 电 力 电 子 驱 动 器 件 ，并 且得到越来越广泛的应用。
本 文 主 要 介 绍 了 IGBT 的 结 构 特 性 、 工 作 原 理 和 驱 动 电 路 ， 同 时 简 要 概 括 了 IGBT 模 块 的 选 择 方 法 和 保 护 措 施 等 ， 后 对 IGBT 的 最 实 际 典 型 应 用 进 行 了 分 析 介 绍 ，通 过 对 IGBT 的 学 习 ，来 探 讨 IGBT 在当代电力电子领域的广泛应用和发展前景。
关 键 词 ：IGBT；绝 缘 栅 双 极 晶 体 管 ；MOSFET；驱 动 电 路 ；电 力 电 子驱动器件PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 目摘录要 ................................................................................................................... I 1 前 言 .................................................................................................................1 2 IGBT 的 发 展 历 程 ........................................................................................1 3 IGBT 的 结 构 特 点 和 工 作 原 理 ................................................................2 4 IGBT 的 驱 动 电 路 和 保 护 ..........................................................................4 4.1 IGBT 对 驱 动 电 路 的 要 求 ..............................................................4 4.2 IGBT 实 用 的 驱 动 电 路 ...................................................................5 4.3 IGBT 的 保 护 措 施 ............................................................................8 5 IGBT 的 工 作 特 性 ......................................................................................11 6 IGBT 模 块 的 选 择 和 测 试 ........................................................................12 7 IGBT 的 应 用 实 例 ......................................................................................15 7.1 断 路 器 永 磁 机 构 控 制 器 的 驱 动 电 路 .......................................15 7.2 变 频 调 速 系 统 ................................................................................16 7.3 大 功 率 商 用 电 磁 炉 ........................................................................17 8 结 论 ...............................................................................................................17参 考 文 献 ..........................................................................................................18PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 1 前言近 年 来 ， 新 型 功 率 开 关 器 件 IGBT 已 逐 渐 被 人 们 所 认 识 ， IGBT 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 , 与 以 前 的 各 种 电 力 电 子 器 件 相 比 ， IGBI、 具 有 以 下 特 点：高 输 入 阻 抗，可 采 用 通 用 低 成 本 的 驱 动 线 路；高 速 开 关 特 性；导 通 状 态 低 损 耗 。
IGBT工作原理
IGBT工作原理1. 概述IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种高压、高电流功率开关器件，广泛应用于电力电子领域。
本文将详细介绍IGBT的工作原理及其关键特性。
2. IGBT结构IGBT由三个主要部分组成：N型沟道区、P型基区和N型漏结区。
其中，N 型沟道区和P型基区形成PN结，而N型漏结区与N型沟道区形成PN结。
IGBT 还包括一个绝缘栅极，用来控制沟道区的导电性。
3. 工作原理当绝缘栅极施加正向电压时，形成一个电场，使得P型基区中的空穴迁移到N 型漏结区，形成PNP型晶体管。
此时，IGBT处于导通状态，可以通过电流。
当绝缘栅极施加负向电压时，电场会阻止空穴的迁移，使得PNP型晶体管失效。
此时，IGBT处于截止状态，无法通过电流。
4. 关键特性（1）低开关损耗：IGBT具有较低的开关损耗，能够实现高效的功率转换。
（2）高输入电阻：IGBT的绝缘栅极具有高输入电阻，使得控制电流较小，降低功耗。
（3）高电压能力：IGBT能够承受较高的电压，适用于高压应用场景。
（4）快速开关速度：IGBT具有快速的开关速度，适用于高频率应用。
5. IGBT应用IGBT广泛应用于各种领域，包括电力传输、工业控制、电动汽车、太阳能和风能发电等。
以下是一些常见的应用场景：（1）变频器：IGBT用于控制电机的转速和转向，实现能源的高效利用。
（2）逆变器：IGBT用于将直流电转换为交流电，供应给各种电器设备。
（3）电力传输：IGBT用于电力变压器和输电线路中，提高电力传输效率。
（4）电动汽车：IGBT用于电动汽车的电动机驱动系统，提高能源利用效率。
6. IGBT的发展趋势随着科技的不断进步，IGBT也在不断发展。
以下是一些IGBT的发展趋势：（1）低损耗：不断降低IGBT的开关损耗，提高功率转换效率。
（2）高集成度：将更多的功能集成到一个芯片上，减小体积，提高性能。
（3）高温工作：提高IGBT的工作温度范围，适应高温环境下的应用需求。
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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。