IGBT是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道,而这个通道却具有很高的电阻率,因而造成功率MOSFET具有RDS(on)数值高的特征,IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。虽然最新一代功率MOSFET器件大幅度改进了RDS(on)特性,但是在高电平时,功率导通损耗仍然要比IGBT技术高出很多。较低的压降,转换成一个低VCE(sat)的能力,以及IGBT的结构,同一个标准双极器件相比,可支持更高电流密度,并简化IGBT驱动器的原理图。
动态特性是指IGBT在开关期间的特性。鉴于IGBT的等效电路,要控制这个器件,必须驱动MOSFET 元件。
这就是说,IGBT的驱动系统实际上应与MOSFET的相同,而且复杂程度低于双极驱动系统。当通过栅极提供栅正偏压时,在MOSFET部分形成一个N沟道。如果这一电子流产生的电压处于0.7V范围内, P+ / N- 则处于正向偏压控制,少数载流子注入N区,形成一个空穴双极流。导通时间是驱动电路的输出阴抗和施加的栅极电压的一个函数。通过改变栅电阻Rg值来控制器件的速度是可行的,通过这种方式,输出寄生电容Cge和 Cgc可实现不同的电荷速率。
因为Rg数值变化也会影响dv/dt斜率,因此,Rg值对功耗的影响很大 。
在关断时,再次出现了我们曾在具有功率MOSFET和 BJT 器件双重特性的等效模型中讨论过的特性。当发送到栅极的信号降低到密勒效应初始值时,VCE开始升高。根据驱动器的情况,VCE达到最大电平而且受到Cge和 Cgc的密勒效应影响后,电流不会立即归零,相反会出现一个典型的尾状,其长度取决于少数载流子的寿命。
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