大功率IGBT模塊及驅(qū)動(dòng)技術(shù)電力電子技術(shù)在當(dāng)今急需節(jié)能降耗的工業(yè)領(lǐng)域里起到了不可替代的作用;而igbt在諸如變頻器、大功率開關(guān)電源等電力電子技術(shù)的能量變換與管理應(yīng)用中，越來越成為各種主回路的優(yōu)先功率開關(guān)器件，因此如何安全可靠地驅(qū)動(dòng)igbt工作，也成為越來越多的設(shè)計(jì)工程師面臨需要解決的課題。在使用igbt構(gòu)成的各種主回路之中，大功率igbt驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路起到弱電控制強(qiáng)電的終端界面(接口)作用。因其重要性，所以可以將該電路看成是一個(gè)相對的“子系統(tǒng)”來研究、開發(fā)及設(shè)計(jì)。大功率igbt驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路一直伴隨igbt技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，現(xiàn)在市場上流行著很多種類非常成熟的大功率igbt驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路產(chǎn)品，成為大多數(shù)設(shè)計(jì)工程師的優(yōu)先;也有許多的工程師根據(jù)其電路的特殊要求，自行研制出各種的大功率igbt驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路。本文對這些大功率igbt驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路進(jìn)行分類，并對該電路需要達(dá)到的一些功能進(jìn)行闡述，展望此電路的發(fā)展。此外本文所述大功率igbt驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路是指應(yīng)用于直流母線電壓在650v～1000v范圍、輸出電流的交流有效值在100a～600a范圍的場合。這個(gè)電壓為系統(tǒng)的直流母線工作電壓。上海M超高速IGBT模塊批發(fā)采購
有無緩沖區(qū)決定了IGBT具有不同特性。有N*緩沖區(qū)的IGBT稱為非對稱型IGBT，也稱穿通型IGBT。它具有正向壓降小、犬?dāng)鄷r(shí)間短、關(guān)斷時(shí)尾部電流小等優(yōu)點(diǎn)，但其反向阻斷能力相對較弱。無N-緩沖區(qū)的IGBT稱為對稱型IGBT，也稱非穿通型IGBT。它具有較強(qiáng)的正反向阻斷能力，但它的其他特性卻不及非對稱型IGBT。如圖2-42(b)所示的簡化等效電路表明，IGBT是由GTR與MOSFET組成的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中的部分是MOSFET驅(qū)動(dòng)，另一部分是厚基區(qū)PNP型晶體管。五、IBGT的工作原理簡單來說，IGBT相當(dāng)于一個(gè)由MOSFET驅(qū)動(dòng)的厚基區(qū)PNP型晶體管，它的簡化等效電路如圖2-42(b)所示，圖中的RN為PNP晶體管基區(qū)內(nèi)的調(diào)制電阻。從該等效電路可以清楚地看出，IGBT是用晶體管和MOSFET組成的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)的復(fù)合器件。岡為圖中的晶體管為PNP型晶體管，MOSFET為N溝道場效應(yīng)晶體管，所以這種結(jié)構(gòu)的IGBT稱為N溝道IIGBT，其符號(hào)為N-IGBT。類似地還有P溝道IGBT，即P-IGBT。IGBT的電氣圖形符號(hào)如圖2-42(c)所示。IGBT是—種場控器件，它的開通和關(guān)斷由柵極和發(fā)射極間電壓UGE決定，當(dāng)柵射電壓UCE為正且大于開啟電壓UCE（th）時(shí)，MOSFET內(nèi)形成溝道并為PNP型晶體管提供基極電流進(jìn)而使IGBT導(dǎo)通，此時(shí)，從P+區(qū)注入N-的空穴。河北Mitsubishi 三菱IGBT模塊廠家直供普通的交流220V供電，使用600V的IGBT。
對等效MOSFET的控制能力降低，通常還會(huì)引起器件擊穿問題。晶閘管導(dǎo)通現(xiàn)象被稱為IGBT閂鎖，具體地說，這種缺陷的原因互不相同，與器件的狀態(tài)有密切關(guān)系。通常情況下，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)閂鎖有如下主要區(qū)別：當(dāng)晶閘管全部導(dǎo)通時(shí)，靜態(tài)閂鎖出現(xiàn)，只在關(guān)斷時(shí)才會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)閂鎖。這一特殊現(xiàn)象嚴(yán)重地限制了安全操作區(qū)。為防止寄生NPN和PNP晶體管的有害現(xiàn)象，有必要采取以下措施：防止NPN部分接通，分別改變布局和摻雜級別，降低NPN和PNP晶體管的總電流增益。此外，閂鎖電流對PNP和NPN器件的電流增益有一定的影響，因此，它與結(jié)溫的關(guān)系也非常密切；在結(jié)溫和增益提高的情況下，P基區(qū)的電阻率會(huì)升高，破壞了整體特性。因此，器件制造商必須注意將集電極比較大電流值與閂鎖電流之間保持一定的比例，通常比例為1：5。IGBT模塊五種不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路圖1.單管模塊，1in1模塊單管模塊的內(nèi)部由若干個(gè)IGBT并聯(lián)，以達(dá)到所需要的電流規(guī)格，可以視為大電流規(guī)格的IGBT單管。受機(jī)械強(qiáng)度和熱阻的限制，IGBT的管芯面積不能做得太電流規(guī)格的IGBT需要將多個(gè)管芯裝配到一塊金屬基板上。單管模塊外部標(biāo)簽上的等效電路如圖1所示，副發(fā)射極（第二發(fā)射極）連接到柵極驅(qū)動(dòng)電路，主發(fā)射極連接到主電路中。
但是在高電平時(shí)，功率導(dǎo)通損耗仍然要比IGBT技術(shù)高出很多。較低的壓降，轉(zhuǎn)換成一個(gè)低VCE（sat）的能力，以及IGBT的結(jié)構(gòu)，同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)雙極器件相比，可支持更高電流密度，并簡化IGBT驅(qū)動(dòng)器的原理圖。導(dǎo)通IGBT硅片的結(jié)構(gòu)與功率MOSFET的結(jié)構(gòu)十分相似，主要差異是IGBT增加了P+基片和一個(gè)N+緩沖層（NPT-非穿通-IGBT技術(shù)沒有增加這個(gè)部分）。如等效電路圖所示（圖1），其中一個(gè)MOSFET驅(qū)動(dòng)兩個(gè)雙極器件?；膽?yīng)用在管體的P+和N+區(qū)之間創(chuàng)建了一個(gè)J1結(jié)。當(dāng)正柵偏壓使柵極下面反演P基區(qū)時(shí)，一個(gè)N溝道形成，同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)電子流，并完全按照功率MOSFET的方式產(chǎn)生一股電流。如果這個(gè)電子流產(chǎn)生的電壓在，那么，J1將處于正向偏壓，一些空穴注入N-區(qū)內(nèi)，并調(diào)整陰陽極之間的電阻率，這種方式降低了功率導(dǎo)通的總損耗，并啟動(dòng)了第二個(gè)電荷流。的結(jié)果是，在半導(dǎo)體層次內(nèi)臨時(shí)出現(xiàn)兩種不同的電流拓?fù)洌阂粋€(gè)電子流（MOSFET電流）；一個(gè)空穴電流（雙極）。關(guān)斷當(dāng)在柵極施加一個(gè)負(fù)偏壓或柵壓低于門限值時(shí)，溝道被禁止，沒有空穴注入N-區(qū)內(nèi)。在任何情況下，如果MOSFET電流在開關(guān)階段迅速下降，集電極電流則逐漸降低，這是因?yàn)閾Q向開始后，在N層內(nèi)還存在少數(shù)的載流子（少子）。這種殘余電流值。IGBT工作電流能有150A，200A，300A，400A，450A。
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，體積小等優(yōu)點(diǎn)，自上個(gè)世紀(jì)六十長代以來，獲得了迅猛發(fā)展，并已形成了一門的學(xué)科。“晶閘管交流技術(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。這些IGBT是汽車級別的，屬于特種模塊，價(jià)格偏貴。江西富士功率模塊IGBT模塊快速發(fā)貨
.34mm封裝(俗稱“窄條”):由于底板的銅極板只有34mm寬。上海M超高速IGBT模塊批發(fā)采購
怎樣檢測變頻器逆變模塊？1）判斷晶閘管極性及好壞的方法選擇指針萬用表R×100Ω或R×1KΩ檔分別測量晶閘管的任兩個(gè)極之間的正反向電阻，其中一極與其他兩極之間的正反向電阻均為無窮大，則判定該極為陽極（A）。然后選擇指針萬用表的R×1Ω檔。黑表筆接晶閘管的陽極（A），紅表筆接晶閘管的其中一極假設(shè)為陰極（K），另一極為控制極（G）。黑表筆不要離開陽極（A）同時(shí)觸擊控制極（G），若萬用表指針偏轉(zhuǎn)并站住，則判定晶閘管的假設(shè)極性陰極（K）和控制極（G）是正確的，且該晶閘管元件為好的晶閘管。若萬用表指針不偏轉(zhuǎn)，顛倒晶閘管的假設(shè)極性再測量。若萬用表指針偏轉(zhuǎn)并站住，則晶閘管的第二次假設(shè)極性為正確的，該晶閘管為好的晶閘管。否則為壞的晶閘管。上海M超高速IGBT模塊批發(fā)采購