【技术】IGBT绝缘栅双极晶体管基本结构、电路和特性

2021-08-18 合科泰半导体
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合科泰半导体将在本文介绍IGBT绝缘栅双极晶体管电路和特性。IGBT是半导体器件,IGBT的缩写是绝缘栅双极晶体管。它由具有大范围双极性载流能力的三个端子组成。IGBT的设计者认为这是一种具有CMOS输入和双极性输出的压控双极性器件。IGBT的设计可以使用单片形式的BJT晶体管MOSFET晶体管之类的两种器件来完成。它结合了两者的最佳资产,以实现最佳的器件特性。绝缘栅双极晶体管的应用包括电源电路,脉冲宽度调制,电力电子设备,不间断电源等等。该设备用于提高性能,效率并降低可听噪声级。它也固定在谐振模式转换器电路中。优化的绝缘栅双极晶体管可实现低导通和开关损耗。


绝缘栅双极晶体管


绝缘栅双极晶体管

绝缘栅双极型晶体管是三端半导体器件,这些端分别称为栅极,发射极和集电极。IGBT的发射极和集电极端子与电导路径相关联,而栅极端子与它的控制相关联。放大倍数的计算是通过IGBT的i/p&o/p信号广播的。对于常规的BJT,增益的总和几乎等于无线电与输出电流之间的比值,对输入电流而言称为β。绝缘栅双极型晶体管主要用于 MOSFETS或BJT等放大器电路。


IGBT主要用于BJT或MOSFET等小信号放大器电路。当晶体管结合了放大器电路的较低传导损耗时,就会出现理想的固态开关,这对于功率电子的许多应用而言都是完美的。


只需通过激活和禁用其栅极端子即可将IGBT导通和关断。栅极和发射极端子上的恒定电压+Ve i/p信号将使器件保持处于活动状态,而假设输入信号将使其类似于BJT或MOSFET则变为“ OFF“。


IGBT的基本结构 

N沟道IGBT的基本结构如下所示。该器件的结构简单,IGBT的Si部分几乎与MOSFET的垂直功率(不包括P +注入层)相似。它具有与N +源区相同的金属氧化物半导体栅极和P阱结构。在下面的结构中,N+层由四层组成,位于上层的N +层称为源极,最下层的N +层称为集电极或漏极。


IGBT有两种,即非穿通IGBT(NPT IGBTS)和穿通IGBT(PT IGBT)。将这两个IGBT定义为,当IGBT设计有N +缓冲层时,则称为PT IGBT,类似地,当IGBT设计没有N +缓冲层时,则称为NPT IGBT。可以通过现有的缓冲层来提高IGBT的性能。IGBT的运行速度快于功率BJT和功率MOSFET。 


RB电阻指示NPN晶体管的BE端子,以确认晶闸管没有闭锁,这将导致IGBT闭锁。晶体管表示任意两个相邻的IGBT单元之间的电流结构。它可以使MOSFET并支持大部分电压。IGBT的电路符号如下所示,它包含三个端子,即发射极,栅极和集电极。


IGBT特性

感应栅双极晶体管是一种电压控制器件,它仅需在栅极端子上施加少量电压即可继续通过器件导通。 


由于IGBT是电压控制的器件,因此它只需要栅极上的小电压即可维持通过器件的导通,这与BJT一样,后者需要始终提供足够多的基极电流以保持饱和。 


IGBT可以在正向(集电极到发射极)的单向方向上切换电流,而MOSFET具有双向电流切换能力。因为,它仅在向前方向上进行控制。


IGBT的栅极驱动电路的工作原理类似于N沟道功率MOSFET。主要区别在于,在IGBT中,当电流通过处于工作状态的设备时,导电通道提供的电阻非常小。因此,与相应的功率MOSFET相比,电流额定值更高。 


因此,这全部与绝缘栅双极晶体管的工作和特性有关。我们已经注意到,它是一种半导体开关器件,具有诸如MOSFET的控制能力和BJT的o/p特性。


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

选型指南  -  SLKOR  - 2022/10/9 PDF 中文 下载

【选型】无锡紫光微(UNIGROUP)半导体功率器件(半导体场效应管/MOSFET/晶体管/IGBT/IGTO)选型指南

目录- 超结功率MOSFET(SJ MOSFET)    金属氧化物半导体场效应管    沟槽式金属氧化物半导体场效应管    双沟槽金属氧化物半导体场效应管    IGBT 绝缘栅双极型晶体管    IGTO 集成发射极可关断晶闸管    SiC SBD & SiC MOSFET    GaN MOSFET    半桥驱动电路   

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TPD60R1K0C,TMP11N60H,TPA70R1K5M,TCW20N120AD,TMD4N50H,TPV60R350C,TSB15N10A,TPU50R5K0D,TPW60R075C,TMA9N70H,TPR60R580C,TPB70R135MFD,TPW60R160M,TTB95N68A,TPU65R600M,TMP20N40H,TMP12N65H,TMA8N90H,TMJ2N50HF,TMU3N55LT,TTD100N04AT,TPP80R300MFD,TMS05P35H,TPU65R600C,TPW90R350A,TMP30N25H,TCW65R036A,TC21814,TPD65R4K3C,TMP12N65M,TMA12N50HF,TMD5N30H,TMA8N50HFE,TCW65R145A,TMP10N80H,TPP65R380C,TPA60R260MFD,TMW35N60H,TPW55R060D,TPV60R240M,TTD85N03AT,TPA70R600M,TPD5QR690C,TPD50R5K4CT,TPW65R044MFD,TMU6N60H,TPD65R450CFD,TMP12N40H,TPA110R550A,TTU03P06ATS,TPU65R1K5M,TSP180N03A,TPY70R1K5C,TMA9N95H,TPA65R940C,TMA4N100H,TPA65R2K2C,TPA70R1K5C,TMU2N55CT,TMA8N50HF,TMA8N50HE,TTP90N03AT,TMU5N80H,TPP80R750C,TMA8N50HH,TPU73R400M,TMP12N43H,TMA13N65H,TMX05P35H,TTX2305A,TPB60R580C,TPU60R7K5C,TCW12N120AD,TPD65R2K7C,TMA20N60H,TTP115N08A,TPV65R085CFD,TPA65R190MFD,TPU65R1K2C,TPP65R160C,TMW3N150H,TPB65R300MFD,TPW50R060DFD,TMA12N60M,TC2108,TC2106,TPP100R500A,TPU65R950M,TMP20N65H,TC2104,TPD65R280D,TMA4N55LT,TPW100R800A,TMA12N60H,TC2103,TPU70R700C,TMU8N65H,TC2101,TPP70R260M,TMV25N55H,TPV70R190MFD,TPC80R1K2C,TPB65R750C,TPD65R2K6C,TCP3N65A,TPA60R170MFD,TPV70R090M,TMA3N55HT,TPA80R250A,TSG10N06A,TPU55R6K5C,TPA50R700C,TSJ10N06AT,TPA73R300M,TC2117,TC2118,TFA120R800A,TPU50R5K4C,TC2113,TSU10N06A,TMP30N10HT,TTB65N10A,TTJ12N04AT,TC2110,TPA65R170M,TSP12N06A,TPC60R150C,TMA8N70H,TPB50R400C,TTU05P03ATS,TMC6N70H,TMP15P20H,TPP60R260MFD,TSD12N06AT,TMW9N90H,TPP60R600MFD,TMP13N40H,TPW70R120M,TMD7N53HE,TMP1N60C,TMP140N10A,TPP65R360M,TMR12N50H,TTD18P10AT,TPA65R280D,TPV73R300M,TMB160N10A,TMP110N06H,TPW65R100MFD,TTU01P10ATS,TPD55R2K1C,TMD2N70H,TMD3N50H,TSG10N06AT,TMA4N120H,TPU50R360D,TMP12N60H,TPD60R1K4M,TMP12N60M,TMU1N50LT,TMA12N65H,TMA10N80H,TTU08N02ATS,TPA70R950C,TPA70R950M,TMP9N90H,TPA60R330M,TMA12N65M,TMU7N65H,TCP4N65A,TC2136,TPC80R1K5C,TMA11N60H,TMP2N60H,TMA3N120H,TMU4N80H,TPD70R360M,TTG130N03GT,TPU50R250C,TTP70N07A,TPP70R170M,TPV50R060C,TPY70R1K4C,TPB65R1K2C,TPC60R700C,TMU4N40HT,TPA70R1K4C,TMA4N55HT,TMV2N60HF,TPA50R2K3C,TCW50N65A,TPD65R940C,TPG65R365MH,TMV9N90H,TMA13N68H,TPB65R090M,TMU03N60HT,TPD60R840C,TPD65R2K2C,TPU70R2K8C,TTP95N68A,TPP65R600M,TMA4N60H,TMU1N50HT,TPC65R380C,TPD70R1K5M,TMA40N20H,TPD60R1K8C,TMA3N80H,TPP65R070D,TTP100N04AT,TSG010N03AT,TPA100R500A,TTD120N03AT,TPP65R075DFD,TPP65R600C,TMU8N60H,TPC50R690C,TMA4N60N,TMA4N60L,TMA4N60M,TPB80R300CFD,TPP65R950M,TMU08N50HT,TPW60R036M,TTD65N04AT,TMP162N04H,TPP60R2K5C,TPA60R600MFD,TPP70R700C,TPA80R300A,TMU1N50C,TPP80R1K2C,TPA80R300C,TPW80R300C,TPB65R400MFD,TMU1N50H,TMV8N120H,TMD2N50H,TPC70R260M,TMB120N08A,TPA65R520D,TMP120N08A,TPB100R800A,TPP60R700C,TPD70R950M,TMA12N45H,TMA10N60M,TMA10N60N,TMA2N50HF,TMU2N55L,TPD70R950C,TMD2N50CF,TPP65R700MFD,TMA10N60H,TMW6N90H,TMP50N06HT,TPD80R2K2C,TSG10N06ATC,TPP70R190C,TPP80R1K5C,TPW110R800A,TPW5QR065CFD,TPP110R550A,TPA65R9K2C,TMP25N055H,TPP65R1K2C,TMD5N50NF,TTP120N02GT,TMP6N90H,TFU65R280D,TTG40P02ATC,TPD60R1K7C,TMA18N70H,TMA1N60H,TPU65R380C,TPD70R600M,TMP16N25H,TPU80R750C,TTU04N08ATS,TPW70R300MFD,TPA50R500C,TTD28P10AT,TMA11N65H,TMP8N50L,TPA60R1K0C,TMA4N60HF,TPD70R1K5C,TMP8N50H,TMA9N90H,TPV100R500A,TMD8N60H,TCW30N65A,TMP20N60H,TPD65R400MFD,TPU55R2K9C,TMB140N10A,TPC65R360M,TMA3N60H,TMU9N20H,TPU50R1K8C,TPV80R300CFD,TMP38N30HF,TPB70R120M,TPA60R530M,TMP5N100H,TMA5N20H,TPA73R190M,TPR70R120M,TPU60R600MFD,TPV73R190M,TPU60R2K2C,TPC50R250C,TMA25N50C,TTP118N08A,TMU7N60H,TMP3N100H,TMU7N60L,TMU1N50CT,TMY1N60H,TMP1N20H,TSB12N10A,TCP6N65A,TSU12N06A,TMS1N5QLT,TPD55R2K9C,TMA25N50H,TPP60R360MFD,TMC10N65H,TMY1N60B,TPP50R500C,TPB70R400MFD,TPW70R044MFD,TC21844,TMA10N40L,TTD135N68A,TMW9N95H,TPU50R1K6C,TPV65R080C,TTB80N04AT,TSP045N10A,TPU80R1K2C,TMA10N40H,TMD7N60HF,TPP60R190A,TMA85N08H,TMP15N40H,TTK8205,TPB90R350A,TPC60R350C,TMA12N50NF,TPA120R1K5A,TTG65N10A,TTP115N68A,TMA10N65N,TSP12N10AT,TPB70R450C,TPP65R1K5M,TMA10N65H,TC2304,TPU50R1K5C,TMA10N65M,TPC60R240M,TMA18N50H,TPD60R3K4C,TMA2N60C,TMA2N60H,TCW65R275A,TPB65R380C,TPR65R260M,TMU5N50CF,TPA80R1K2C,TPA65R400MFD,TMV28N55H,TPP80R270M,TMW57N10H,TMA16N60H,TMD8N55HE,TPA65R280DFD,TPP60R580C,TTP150N02GT,TMU3N50H,TSP15N06A,TPP120R800A,TMC10N60N,TPW50R065CFD,TPA70R190MFD,TMP6N40H,TTD120N02GT,TMC10N60H,TMU2N70H,TTP120N03AT,TMU6N60HF,TTJ05P04AT,TMP8N25H,TMU2N70L,TMU5N30HT,TPA70R450C,TMA9N20HT,TMP2N50HT,TMU2N70N,TPC65R940C,TCW20N120A,TPB65R100MFD,TMA18N20H,TPU60R3K4C,TMV10N90H,TMU02N15AT,TPA80R300CFD,TSU12N10AT,TPW60R260MFD,TPC70R1K5C,TMA25N55H,TMA4N90H,TPV60R190A,TMU1N55LT,TMW45N50HF,TPA55R2K1C,TPA60R3K4C,TPD50R500C,TCW120R052A,TC2103A,TPC70R950C,TMA3N50LT,TMD8N50H,TPA60R160M,TSG12N06AC,TTP60N10AT,TMA7N55H,TMP7N65M,TPA65R450CFD,TMA5N70H,TPR70R360M,TPA80R1K5C,TSP15N08A,TPU60R1K7C,TMA7N50LF,TPV60R080M,TMD9N20LT,TSG12N06AT,TCW60R320A,TPC70R1K4C,TMU4N55C,TPY70R1K5MB,TPW65R170M,TMA2N120H,TPW110R500A,TMA6N50H,TPU80R1K5C,TMU2N50HT,TMS1N40HT,TMP16N65H,TTP55N12A,TPA80R180M,TPU60R1K8C,TMV20N65H,TSD10N06AT,TPP65R280DFD,TMD7N70H,TPW50R055D,TPD50R700C,TMV3N150H,TMZ1N60B,TMP2N50CT,TPC65R170M,TPW60R120MFD,TPB65R360M,TMW25N50H,TPP50R1K8C,TTG60N03QTC,TPA70R120M,TPP80R300CFD,TM

选型指南  -  无锡紫光微  - 第六版  - 2020年6月 PDF 中文 下载

【产品】20A、450V N通道点火IGBT,点火线圈和驱动线圈应用的理想选择

Littelfuse推出的NGB8245系列电源半导体,这款逻辑电平绝缘栅双极晶体管(IGBT)配有集成ESD与过压箝位保护装置的单片电路,可用于感应线圈驱动器应用。 主要用于点火、直接燃油喷射或需要高电压与高电流切换的应用。

新产品    发布时间 : 2018-07-20

数据手册  -  SEMIHOW  - Aug 2024 PDF 英文 下载

【元件】固锝新推耐压650~1200V、电流30-100A的FS-IGBT系列,用于电机驱动、白色家电等

FS-GBT系列可以广泛底应用在光伏逆变器、储能、不间断电源UPS、电机驱动、以及各类白色家电中; 具有低饱和压价 VCE(sat)、高开关速度、高承压VCES性能、以及出色的短路能力,具有高度的参数一致性和稳定性。

产品    发布时间 : 2023-11-17

【IC】MSG120T65HQC1:麦思浦高性能IGBT,在120A时具有1.8V低集电极-发射极饱和电压

麦思浦半导体推出新产品MSG120T65HQC1,这是一款专为高效和高功率应用而设计的尖端绝缘栅双极晶体管(IGBT)。MSG120T65HQC1凭借其卓越的性能特性和稳健的设计,在电力电子行业树立了新的标杆。

产品    发布时间 : 2024-09-13

新能源汽车的最强大脑“IGBT”都用在了哪儿?

IGBT是绝缘栅双极晶体管的简称,是一种三端半导体开关器件,可用于多种电子设备中的高效快速开关。IGBT主要用于放大器,用于通过脉冲宽度调制 (PWM) 切换/处理复杂的波形。在新能源汽车上应用于电池管理系统、电机控制系统、电动空调控制系统、充电系统等。在传统汽车领域也有广泛应用。

应用方案    发布时间 : 2023-12-29

数据手册  -  SEMIHOW  - Jul. 2024 PDF 英文 下载

用在LLC逆变上的1200V,40A IGBT功率模块V23990-P729-F48-PM,其IGBT是否可以采用单电源供电?

理想情况下V23990-P729-F48-PM上的IGBT是可以单电源供电,但是也不排除在系统电源设计不好有干扰的情况下,IGBT在关断情况下会出现误导通的情况,如果想单电源供电,需要把保护电路做好,比如预留米勒钳位电路。

技术问答    发布时间 : 2017-07-30

【产品】三电平MNPC T型IGBT功率模块,广泛应用在太阳能逆变器和UPS(不间断电源)

Vincotech(威科电子)公司是世界有名的功率器件设计制造公司,制造了应用在DC/AC逆变上的具有三电平的MNPC T型IGBT功率模块,该系列功率模块具有效率高,有效改善纹波和可以降低损耗等优点,同时还具有结构紧凑,体积小,较宽的工作温度范围。

新产品    发布时间 : 2018-12-22

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