绝缘栅双极晶体管PPT课件

1-1,6.4绝缘栅双极晶体管,两类器件取长补短结合而成的复合器件Bi-MOS器件绝缘栅双极晶体管（Insulated-gateBipolarTransistorIGBT或IGT)GTR和MOSFET复合，结合二者的优点。1986年投入市场，是中小功率电力电子设备的主导器件。继续提高电压和电流容量，以期再取代GTO的地位。,GTR和GTO的特点双极型，电流驱动，有电导调制效应，通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。MOSFET的优点单极型，电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。,1-2,6.4绝缘栅双极晶体管,一、IGBT的结构和工作原理三端器件：栅极G、集电极C和发射极E,图1-22IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号a)内部结构断面示意图b)简化等效电路c)电气图形符号,1-3,6.4绝缘栅双极晶体管,图1-22aN沟道VDMOSFET与GTR组合N沟道IGBT。IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区，具有很强的通流能力。简化等效电路表明，IGBT是GTR与MOSFET组成的达林顿结构，一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。RN为晶体管基区内的调制电阻。,图1-22IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号a)内部结构断面示意图b)简化等效电路c)电气图形符号,IGBT的结构,1-4,6.4绝缘栅双极晶体管,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RoN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关断。,IGBT的原理,1-5,a,),b,),6.4绝缘栅双极晶体管,二、IGBT的基本特性1、IGBT的静态特性,图1-23IGBT的转移特性和输出特性a)转移特性b)输出特性,转移特性IC与UGE间的关系(开启电压UGE(th),输出特性分为三个区域：正向阻断区、有源区和饱和区。,1-6,（1）转移特性IC与UGE间的关系,转移特性曲线,UGE低于开启电压时，IGBT处于关闭状态；UGE大于开启电压时，IGBT开启，IC与UGE基本呈线性关系；通常IGBT的开启电压在3-5.5V之间。,1-7,（2）输出特性UGE为参变量时，IC与UCE间的关系,输出特性曲线,分为三个区域：正向阻断区、有源区和饱和区。当0UGE(th)时，导电沟道形成，IGBT正向导通，UGE越大，IC越大，作为开关状态工作的IGBT应避开此区，否则功耗会很大；IGBT作为开关状态工作，在饱和区和正向阻断区之间来回转换。,当UCEVbVe，其中PN结电压是0.5V左右。三极管放大或饱和时VbVe的电压是0.5V；截止时电压接近为0。如果出现明显大于2V或VbVbVc，其中PN结电压是0.5V左右。三极管放大或饱和时VbVe，则说明三极管已损坏。,1-18,二、用数字式万用表对电力三极管的极性进行判别和故障判断,2、拆下来时的三极管测量(1)三极管类型和基极的判断（万用表打到二极管档）先用红笔接触任意一只脚不动，用黑笔去接触另两只脚。如果测得两组相近且小于1的数字说明红笔接触的就是b极且为NPN型。若找不到该脚，红黑笔换过来试。(2)带三极管检测的万用表可直接检测有Hfe插孔的万用表，测得值比较大的一次，各管脚插入的位置与表上指示是一致的。（3）判别集电极和发射极NPN:黑笔接发射极，红笔接集电极;PNP:相反,1-19,三、用数字式万用表对晶闸管的极性进行判别和故障判断,1、晶闸管的特性分析AK间加正向电压，同时GK间加所需的正向触发电压时，方可被触发导通，AK间呈低阻导通状态，电压降在1V左右；导通后G即使失去触发电压，只要AK间仍保持正向电压，仍处于低阻导通状态。2、单向晶闸管的检测3、晶闸管的好坏判断最简单是看AK间有没有短路好：黑接A，红接K，指针不动，短线瞬间短接AG指针向右偏转。,1-20,四、用数字式万用表对IGBT的极性进行判别和故障判断,1、判断极性先判断G,然后判断CE。2、判断好坏(1)将三只引脚短路放电，避免影响检测的准确度；（2）测GEGC的正反向电阻，正常应为无穷大；（3）测CE的正向电阻（指针式10K档黑接E,红接C），电阻在3.5千欧，所测管有阻尼二极管。如果测得三个引脚间的电阻都很小，则说明该管已击穿损坏；如果测得三个引脚间的电阻均为无穷大，说明已开路。,1-21,五、电力半导体器件的替换原则,1、尽可能选用同型号的器件，这样可以不改变原电路的引脚、外形、封装及性能指标，值最佳的替换方法；2、选用前缀字母和数字型号相同，但后缀字母不同器件，使用中注意与原型号器件的区