IGBT的工作特性

时间： 2024-09-15 来源：凌讯微电子官网

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IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管,凌讯微电子

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），绝缘栅双极型晶体管，是一种复合全控型电压驱动式功率半导体器件。

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。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，也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性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

式中Uj1 —— JI结的正向电压，其值为0.7～1V ；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

式中Imos ——流过MOSFET的电流。

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处于断态时，只有很小的泄漏电流存在。

动态特性

IGBT在开通过程中，大部分时间是作为MOSFET来运行的，只是在漏源电压Uds下降过程后期，PNP晶体管由放大区至饱和，又增加了一段延迟时间。td（on）为开通延迟时间， tri为电流上升时间。实际应用中常给出的漏极电流开通时间ton即为td（on） tri 之和。漏源电压的下降时间由tfe1和tfe2组成。

IGBT的触发和关断要求给其栅极和基极之间加上正向电压和负向电压，栅极电压可由不同的驱动电路产生。当选择这些驱动电路时，必须基于以下的参数来进行：器件关断偏置的要求、栅极电荷的要求、耐固性要求和电源的情况。因为IGBT栅极- 发射极阻抗大，故可使用MOSFET驱动技术进行触发，不过由于IGBT的输入电容较MOSFET为大，故IGBT的关断偏压应该比许多MOSFET驱动电路提供的偏压更高。

IGBT在关断过程中，漏极电流的波形变为两段。因为MOSFET关断后，PNP晶体管的存储电荷难以迅速消除，造成漏极电流较长的尾部时间，td（off）为关断延迟时间，trv为电压Uds（f）的上升时间。实际应用中常常给出的漏极电流的下降时间Tf由图中的t（f1）和t（f2）两段组成，而漏极电流的关断时间t（off）=td（off）+trv十t（f），式中，td（off）与trv之和又称为存储时间。

IGBT的开关速度低于MOSFET，但明显高于GTR。IGBT在关断时不需要负栅压来减少关断时间，但关断时间随栅极和发射极并联电阻的增加而增加。IGBT的开启电压约3～4V，和MOSFET相当。IGBT导通时的饱和压降比MOSFET低而和GTR接近，饱和压降随栅极电压的增加而降低。

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IGBT开关过程

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选型指南 - 凌讯微电子 - 2023/11/7 PDF 中文下载

凌讯微LGT40N120：漏源电压1200V，集电极电流40A，专用于高频应用

LGT40N120基本电气参数：漏源电压（VDSS）：1200V；栅源电压（VGSS）：30V；集电极电流（IC）：40A；脉冲极电极电流（ICM）：160A；最大功耗（PD）：625W；开启延迟时间（TD(on)）：26ns；关断延迟时间（TD(off)）：331ns

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IGBT应用在那些地方呢？

IGBT应用范围按照领域的不同主要可以分为三大类：消费类，工业类，汽车类。IGBT单管主要应用于小功率家用电器、分布式光伏逆变器；IGBT模块主要应用于大功率工业变频器、电焊机、新能源汽车（电机控制器、车载空调、充电桩）等领域；而IPM模块应用于变频空调、变频冰箱等白色家电产品。

应用方案发布时间 : 2024-04-25

凌讯微MOS管在开关电源上的应用

开关模式电源（Switch Mode Power supply），交换式电源，开关变换器。是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压通过不同形式的架构转换为用户端所需的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源或直流电源，而输出多半需要直流电源的设备，例如个人电脑，开关电源就是进行两者之间电压及电流的转换。

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广东凌讯微电子新增设备提升功率半导体器件产能 ∣视频

广东凌讯微是一家有着11年半导体器件制造经验的生产厂家，为配合产能，今年又添新机器。凌讯微电子现有肖特基、LowVF肖特基、快恢复、高压MOS、中低压MOS、超结MOS、IGBT单管及SiC（碳化硅）二极管等主力产品线，广泛应用于各类电源适匹器、LED照明、无刷马达、锂电管理、逆变等领域。

原厂动态发布时间 : 2024-04-25

凌讯微电子携带新上市的IGBT，SIC二极管产品参加2024世界电源产业博览会

2024年8月8日-10日，凌讯微电子参加了2024世界电源产业博览会暨元宇宙供应链平台(原第十四届亚太国际电源产品及技术展览会)。在本届博览会，凌讯微携带新上市的IGBT,SIC二极管及各类主营产品亮相。展会上与客户共同交流探讨，助力促进产业升级，拓宽发展视野，推动电源行业进步，共创美好未来。

原厂动态发布时间 : 2024-09-30

变频器推荐IGBT凌讯微LGT40N120B，漏源电压1200V、集电极电流40A ∣视频

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Application of MOS Transistor in Switching Power Supply

Ling Xun micro also has high-voltage, low-voltage full range of MOS models can be provided. These models cover different voltage levels, current handling energy, and package forms. Suitable for different types of switching power supply design and application requirements.

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