河南SEMIKRON西門康IGBT模塊

    圖1所示為一個(gè)N溝道增強(qiáng)型絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu)，N+區(qū)稱為源區(qū)，附于其上的電極稱為源極。N+區(qū)稱為漏區(qū)。器件的控制區(qū)為柵區(qū)，附于其上的電極稱為柵極。溝道在緊靠柵區(qū)邊界形成。在漏、源之間的P型區(qū)（包括P+和P一區(qū)）（溝道在該區(qū)域形成），稱為亞溝道區(qū)（Subchannelregion）。而在漏區(qū)另一側(cè)的P+區(qū)稱為漏注入?yún)^(qū)（Draininjector），它是IGBT特有的功能區(qū)，與漏區(qū)和亞溝道區(qū)一起形成PNP雙極晶體管，起發(fā)射極的作用，向漏極注入空穴，進(jìn)行導(dǎo)電調(diào)制，以降低器件的通態(tài)電壓。附于漏注入?yún)^(qū)上的電極稱為漏極。IGBT的開關(guān)作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP晶體管提供基極電流，使IGBT導(dǎo)通。反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流，使IGBT關(guān)斷。IGBT的驅(qū)動(dòng)方法和MOSFET基本相同，只需控制輸入極N一溝道MOSFET，所以具有高輸入阻抗特性。當(dāng)MOSFET的溝道形成后，從P+基極注入到N一層的空穴（少子），對(duì)N一層進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制，減小N一層的電阻，使IGBT在高電壓時(shí)，也具有低的通態(tài)電壓。IGBT和可控硅區(qū)別IGBT與晶閘管1.整流元件（晶閘管）簡(jiǎn)單地說：整流器是把單相或三相正弦交流電流通過整流元件變成平穩(wěn)的可調(diào)的單方向的直流電流。其實(shí)現(xiàn)條件主要是依靠整流管。 IGBT是將強(qiáng)電流、高壓應(yīng)用和快速終端設(shè)備用垂直功率MOSFET的自然進(jìn)化。河南SEMIKRON西門康IGBT模塊

    不論漏極-源極電壓VDS之間加多大或什么極性的電壓，總有一個(gè)pn結(jié)處于反偏狀態(tài)，漏、源極間沒有導(dǎo)電溝道，器件無法導(dǎo)通。但如果VGS正向足夠大，此時(shí)柵極G和襯底p之間的絕緣層中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，方向從柵極指向襯底，電子在該電場(chǎng)的作用下聚集在柵氧下表面，形成一個(gè)N型薄層(一般為幾個(gè)nm)，連通左右兩個(gè)N+區(qū)，形成導(dǎo)通溝道，如圖中黃域所示。當(dāng)VDS＞0V時(shí)，N-MOSFET管導(dǎo)通，器件工作。了解完以PNP為例的BJT結(jié)構(gòu)和以N-MOSFET為例的MOSFET結(jié)構(gòu)之后，我們?cè)賮砜碔GBT的結(jié)構(gòu)圖↓IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號(hào)黃塊表示IGBT導(dǎo)通時(shí)形成的溝道。首先看黃色虛線部分，細(xì)看之下是不是有一絲熟悉之感？這部分結(jié)構(gòu)和工作原理實(shí)質(zhì)上和上述的N-MOSFET是一樣的。當(dāng)VGE>0V，VCE>0V時(shí)，IGBT表面同樣會(huì)形成溝道，電子從n區(qū)出發(fā)、流經(jīng)溝道區(qū)、注入n漂移區(qū)，n漂移區(qū)就類似于N-MOSFET的漏極。藍(lán)色虛線部分同理于BJT結(jié)構(gòu)，流入n漂移區(qū)的電子為PNP晶體管的n區(qū)持續(xù)提供電子，這就保證了PNP晶體管的基極電流。我們給它外加正向偏壓VCE，使PNP正向?qū)?，IGBT器件正常工作。這就是定義中為什么說IGBT是由BJT和MOSFET組成的器件的原因。此外，圖中我還標(biāo)了一個(gè)紅色部分。 福建進(jìn)口SEMIKRON西門康IGBT模塊推薦貨源絕緣柵雙極型晶體管，是由雙極型三極管和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件。

    IGBT功率模塊如何選擇？在說IGBT模塊該如何選擇之前，小編先帶著大家了解下什么是IGBT？IGBT全稱為絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGateBipolarTransistor)，所以它是一個(gè)有MOSGate的BJT晶體管，可以簡(jiǎn)單理解為IGBT是MOSFET和BJT的組合體。MOSFET主要是單一載流子(多子)導(dǎo)電，而BJT是兩種載流子導(dǎo)電，所以BJT的驅(qū)動(dòng)電流會(huì)比MOSFET大，但是MOSFET的控制級(jí)柵極是靠場(chǎng)效應(yīng)反型來控制的，沒有額外的控制端功率損耗。所以IGBT就是利用了MOSFET和BJT的優(yōu)點(diǎn)組合起來的，兼有MOSFET的柵極電壓控制晶體管(高輸入阻抗)，又利用了BJT的雙載流子達(dá)到大電流(低導(dǎo)通壓降)的目的(Voltage-ControlledBipolarDevice)。從而達(dá)到驅(qū)動(dòng)功率小、飽和壓降低的完美要求，廣泛應(yīng)用于600V以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。1.在選擇IGBT前需要確定主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這個(gè)和IGBT選型密切相關(guān)。2.選擇IGBT需要考慮的參數(shù)如下:額定工作電流、過載系數(shù)、散熱條件決定了IGBT模塊的額定電流參數(shù)，額定工作電壓、電壓波動(dòng)、最大工作電壓決定了IGBT模塊的額定電壓參數(shù)，引線方式、結(jié)構(gòu)也會(huì)給IGBT選型提出要求。，目前市面上的叫主流的IGBT產(chǎn)品都是進(jìn)口的。

    IGBT模塊旁的續(xù)流二極管續(xù)流二極管二極管通常是指反向并聯(lián)在IGBT模塊兩端的一個(gè)二極管,它的作用是在電路中電壓或電流出現(xiàn)突變時(shí),對(duì)電路中其它元件起保護(hù)作用。如在變頻驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，與IGBT并聯(lián)的快恢復(fù)二極管使IGBT在關(guān)斷時(shí)電動(dòng)機(jī)定子繞組中的儲(chǔ)存的能量能提供一個(gè)繼續(xù)流通的路徑，避免激起高壓損壞IGBT。二極管除繼續(xù)流通正向電流外，更重要的反向恢復(fù)特性，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到逆變橋上下臂IGBT換流時(shí)的動(dòng)態(tài)特性。對(duì)于感性負(fù)載而言，由于感生電壓的存在，在IGBT的S或D極結(jié)點(diǎn)上，總會(huì)有流入和流出的電流存在。那個(gè)二極管就負(fù)責(zé)流出電流通路的。從IGBT的結(jié)構(gòu)原理可知，它只能單向?qū)?。另一個(gè)方向就要借助和它并聯(lián)的二極管實(shí)現(xiàn)。電感線圈可以經(jīng)過它給負(fù)載提供持續(xù)的電流，以免負(fù)載電流突變，起到平滑電流的作用！在IGBT開關(guān)電源中，就能見到一個(gè)由二極管和電阻串連起來構(gòu)成的的續(xù)流電路。這個(gè)電路與變壓器原邊并聯(lián)當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，續(xù)流電路可以釋放掉變壓器線圈中儲(chǔ)存的能量，防止感應(yīng)電壓過高，擊穿開關(guān)管。電路連接圖IGBT模塊并聯(lián)二極管的使用事項(xiàng)一般選擇快速恢復(fù)二極管或者肖特基二極管。 GBT是能源變換與傳輸?shù)闹行钠骷?，俗稱電力電子裝置的“CPU”，作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

    晶閘管等元件通過整流來實(shí)現(xiàn)。除此之外整流器件還有很多，如：可關(guān)斷晶閘管GTO，逆導(dǎo)晶閘管，雙向晶閘管，整流模塊，功率模塊IGBT，SIT，MOSFET等等，這里只探討晶閘管。晶閘管又名可控硅，通常人們都叫可控硅。是一種功率半導(dǎo)體器件，由于它效率高，控制特性好，壽命長(zhǎng)，體積小等優(yōu)點(diǎn)，自上個(gè)世紀(jì)六十長(zhǎng)代以來，獲得了迅猛發(fā)展，并已形成了一門單獨(dú)的學(xué)科?！熬чl管交流技術(shù)”。晶閘管發(fā)展到，在工藝上已經(jīng)非常成熟，品質(zhì)更好，成品率大幅提高，并向高壓大電流發(fā)展。目前國內(nèi)晶閘管大額定電流可達(dá)5000A，國外更大。我國的韶山電力機(jī)車上裝載的都是我國自行研制的大功率晶閘管。晶閘管的應(yīng)用：一、可控整流如同二極管整流一樣，可以把交流整流為直流，并且在交流電壓不變的情況下，方便地控制直流輸出電壓的大小即可控整流，實(shí)現(xiàn)交流——可變直流二、交流調(diào)壓與調(diào)功利用晶閘管的開關(guān)特性代替老式的接觸調(diào)壓器、感應(yīng)調(diào)壓器和飽和電抗器調(diào)壓。為了消除晶閘管交流調(diào)壓產(chǎn)生的高次諧波，出現(xiàn)了一種過零觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載交流功率的無級(jí)調(diào)節(jié)即晶閘管調(diào)功器。交流——可變交流。三、逆變與變頻直流輸電：將三相高壓交流整流為高壓直流，由高壓直流遠(yuǎn)距離輸送以減少損耗。 非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。廣東SEMIKRON西門康IGBT模塊銷售

比較高柵源電壓受比較大漏極電流限制，其比較好值一般取為15V左右。河南SEMIKRON西門康IGBT模塊

    廣泛應(yīng)用在斬波或逆變電路中，如軌道交通、電動(dòng)汽車、風(fēng)力和光伏發(fā)電等電力系統(tǒng)以及家電領(lǐng)域。此外，半導(dǎo)體功率模塊主要包括igbt器件和fwd，在實(shí)際應(yīng)用中，為了保證半導(dǎo)體功率模塊能夠保證安全、可靠的工作，通常在半導(dǎo)體功率模塊的dcb板上增加電流傳感器以及溫度傳感器，以對(duì)半導(dǎo)體功率模塊中的器件進(jìn)行過電流和溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，方便電路進(jìn)行保護(hù)?，F(xiàn)有技術(shù)中主要通過在igbt器件芯片內(nèi)集成電流傳感器，并利用鏡像電流檢測(cè)原理實(shí)現(xiàn)電流的實(shí)時(shí)監(jiān)控，例如，對(duì)于圖2中的電流敏感器件，在igbt器件芯片有源區(qū)內(nèi)按照一定面積比如1:1000，隔離開1/1000的源區(qū)金屬電極作為電流檢測(cè)的電流傳感器1，該電流傳感器1的集電極和柵極與主工作區(qū)是共用，發(fā)射極則是分開的，因此，在電流傳感器1的源區(qū)金屬上引出電流以測(cè)試電極，并在外電路中檢測(cè)測(cè)試電極中的電流，從而檢測(cè)器件工作中電流狀態(tài)。但是，在上述鏡像電流檢測(cè)中，受發(fā)射極引線的寄生電阻和電感產(chǎn)生的阻抗的影響，電流檢測(cè)精度會(huì)降低，因此，現(xiàn)有方法主要采用kelvin連接，如圖3所示，當(dāng)柵極高電平時(shí)，電流傳感器1與主工作區(qū)分別流過電流，電流傳感器1的電流流過檢測(cè)電阻40到主工作區(qū)發(fā)射區(qū)金屬后通過主工作區(qū)發(fā)射極引線到地。 河南SEMIKRON西門康IGBT模塊

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