新能源汽车电机驱动系统 课件 3.2 绝缘栅双极型晶体管_第1页
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绝缘栅双极型晶体管TITLE概念绝缘栅双极型晶体管，简称IGBT。是一种高压功率开关，因其具有电流容量高，开关速度快等良好的特性，被广泛应用于电动汽车电机控制器的功率模块中，掌握IGBT的结构和工作原理，了解IGBT的特性，将为学习DC/DC功率变换器和DC/AC功率变换器打下坚实的基础。TITLEIGBT的结构绝缘栅双极型晶体管，即IGBT，如图所示，是由金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和双极型晶体管复合而成的一种器件，输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管。IGBT可以视为是一个加了P型衬底的MOSFET，形成了晶体管的结构。它融和了这两种器件的优点,既具有MOSFET器件驱动简单和快速的优点，又具有双极型器件容量大的优点，因而，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用。TITLEGBT的图形符号和等效电路IGBT的图形符号和等效电路如图所示。从IGBT的图形符号可以看出IGBT也是三端器件，具有栅极G，集电极C和发射极E三个极。而从等效电路可以看出，它由N沟道增强型MOS场效晶体管和PNP型晶体管复合而成，其中RN为基区扩散电阻。IGBT的集电极电流IC是受栅、射极间电压UGE的控制。TITLEIGBT的工作特性1、静态特性静态特性包括转移特性和输出特性两种。（1）IGBT的转移特性，它描述的是集电极电流IC与栅射电压UGE之间的关系。它的转移特性与MOSFET十分类似。为了便于理解，这里我们可通过分析MOSFET来理解IGBT的转移特性。当MOSFET的栅极-源极电压VGS=0V时，源极S和漏极D之间相当于存在两个背靠背的PN结，因此不论漏极-源极电压VDS之间加多大电压或什么极性的电压，总有一个PN结处于反偏状态，漏、源极间没有导电沟道，器件无法导通，漏极电流ID接近于0。IGBT的输出特性，也称伏安特性，它描述的是以栅射电压为参考变量时，集电极电流IC与集射极间电压UCE之间的关系。IGBT的输出特性也分为三个区域：正向阻断区、有源区和饱和区。当UCE＜O时，IGBT为反向阻断工作状态。在电力电子电路中，IGBT工作在开关状态，因而是在正向阻断区和饱和区之间来回转换。TITLEIGBT工作的可靠性IGBT在使用时是否安全可靠主要由以下因素决定：1、IGBT栅极与发射极之间的电压；2、IGBT集电极与发射极之间的电压；3、流过IGBT集电极一发射极的电流；4、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，如果过高超过栅极一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

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