igbt簡(jiǎn)介IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor），絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT（雙極型三極管）和MOS（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，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。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。IGBT模塊IGBT模塊是由IGBT（絕緣柵雙極型晶體管芯片）與FWD（續(xù)流二極管芯片）通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導(dǎo)體產(chǎn)品；封裝后的IGBT模塊直接應(yīng)用于變頻器、UPS不間斷電源等設(shè)備上。IGBT模塊特點(diǎn)IGBT模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點(diǎn)；當(dāng)前市場(chǎng)上銷售的多為此類模塊化產(chǎn)品，一般所說的IGBT也指IGBT模塊；隨著節(jié)能環(huán)保等理念的推進(jìn)，此類產(chǎn)品在市場(chǎng)上將越來越多見。IGBT結(jié)構(gòu)上圖所示為一個(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（即發(fā)射極E）。N基極稱為漏區(qū)。器件的控制區(qū)為柵區(qū)，附于其上的電極稱為柵極（即門極G）。Infineon也有大功率的3300V，4500V，6500V的IGBT可供選擇，一般用于機(jī)車牽引和電力系統(tǒng)中。江蘇Infineon英飛凌FF200R12KT4IGBT模塊庫(kù)存充足
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。檢測(cè)IGBT好壞簡(jiǎn)便方法1、判斷極性首先將萬(wàn)用表?yè)茉赗&TImes;1KΩ擋，用萬(wàn)用表測(cè)量時(shí)，若某一極與其它兩極阻值為無窮大，調(diào)換表筆后該極與其它兩極的阻值仍為無窮大，則判斷此極為柵極（G）。其余兩極再用萬(wàn)用表測(cè)量，若測(cè)得阻值為無窮大，調(diào)換表筆后測(cè)量阻值較小。在測(cè)量阻值較小的一次中，則判斷紅表筆接的為集電極（C）；黑表筆接的為發(fā)射極（E）。2、判斷好壞將萬(wàn)用表?yè)茉赗&TImes;10KΩ擋，用黑表筆接IGBT的集電極（C），紅表筆接IGBT的發(fā)射極（E），此時(shí)萬(wàn)用表的指針在零位。用手指同時(shí)觸及一下柵極（G）和集電極（C），這時(shí)IGBT被觸發(fā)導(dǎo)通，萬(wàn)用表的指針擺向阻值較小的方向，并能站住指示在某一位置。然后再用手指同時(shí)觸及一下柵極（G）和發(fā)射極（E），這時(shí)IGBT被阻斷，萬(wàn)用表的指針回零。此時(shí)即可判斷IGBT是好的。上海FUJI富士IGBT模塊品質(zhì)優(yōu)異三項(xiàng)整流橋+6單元的三項(xiàng)全橋IGBT拓?fù)?以FP開頭。
但在中MOSFET及IGBT主流器件市場(chǎng)上，90％主要依賴進(jìn)口，基本被國(guó)外歐美、日本企業(yè)壟斷。國(guó)外企業(yè)如英飛凌、ABB、三菱等廠商研發(fā)的IGBT器件產(chǎn)品規(guī)格涵蓋電壓600V-6500V，電流2A-3600A，已形成完善的IGBT產(chǎn)品系列。英飛凌、三菱、ABB在1700V以上電壓等級(jí)的工業(yè)IGBT領(lǐng)域占優(yōu)勢(shì)；在3300V以上電壓等級(jí)的高壓IGBT技術(shù)領(lǐng)域幾乎處于壟斷地位。在大功率溝槽技術(shù)方面，英飛凌與三菱公司處于國(guó)際水平。西門康、仙童等在1700V及以下電壓等級(jí)的消費(fèi)IGBT領(lǐng)域處于優(yōu)勢(shì)地位。盡管我國(guó)擁有大的功率半導(dǎo)體市場(chǎng)，但是目前國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體產(chǎn)品的研發(fā)與國(guó)際大公司相比還存在很大差距，特別是IGBT等器件差距更加明顯。技術(shù)均掌握在發(fā)達(dá)國(guó)家企業(yè)手中，IGBT技術(shù)集成度高的特點(diǎn)又導(dǎo)致了較高的市場(chǎng)集中度。跟國(guó)內(nèi)廠商相比，英飛凌、三菱和富士電機(jī)等國(guó)際廠商占有的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。形成這種局面的原因主要是：1、國(guó)際廠商起步早，研發(fā)投入大，形成了較高的壁壘。2、國(guó)外制造業(yè)水平比國(guó)內(nèi)要高很多，一定程度上支撐了國(guó)際廠商的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。中國(guó)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須改變目前技術(shù)處于劣勢(shì)的局面，特別是要在產(chǎn)業(yè)鏈上游層面取得突破，改變目前功率器件領(lǐng)域封裝強(qiáng)于芯片的現(xiàn)狀?？偟膩碚f。
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(duì)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(duì)較弱。無N-緩沖區(qū)的IGBT稱為對(duì)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(duì)稱型IGBT。如圖2-42(b)所示的簡(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(chǎng)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(chǎng)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。英飛凌(Infineon)是德國(guó)西門子半導(dǎo)體集體(Siemens)的單獨(dú)上市公司。前身也叫歐派克。
IGBT模塊的結(jié)溫控制對(duì)于延長(zhǎng)模塊的壽命具有重要意義。4.溫度對(duì)模塊的安全性的影響IGBT模塊的結(jié)溫升高會(huì)導(dǎo)致模塊的安全性下降。當(dāng)結(jié)溫超過一定溫度時(shí)，模塊內(nèi)部元器件會(huì)出現(xiàn)失效現(xiàn)象，從而導(dǎo)致模塊的短路或開路，總之，IGBT模塊結(jié)溫的變化對(duì)模塊的電性能、可靠性、壽命和安全性等多個(gè)方面都會(huì)產(chǎn)生影響。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要對(duì)IGBT模塊的結(jié)溫進(jìn)行控制，以保證模塊的正常工作和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。對(duì)設(shè)備和人員的安全造成威脅。IGBT的額定電壓要求高于直流母線電壓的兩倍現(xiàn)貨IGBT驅(qū)動(dòng)電路單向可控硅晶閘管。浙江SKM200GB128DIGBT模塊國(guó)內(nèi)經(jīng)銷
Econo封裝(俗稱“平板型”):分為EconoDUAL，EconoPIM，EconoPACK之類的。江蘇Infineon英飛凌FF200R12KT4IGBT模塊庫(kù)存充足
TC=℃）------通態(tài)平均電流VTM=V-----------通態(tài)峰值電壓VDRM=V-------------斷態(tài)正向重復(fù)峰值電壓IDRM=mA-------------斷態(tài)重復(fù)峰值電流VRRM=V-------------反向重復(fù)峰值電壓IRRM=mA------------反向重復(fù)峰值電流IGT=mA------------門極觸發(fā)電流VGT=V------------門極觸發(fā)電壓執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：QB-02-091．晶閘管關(guān)斷過電壓（換流過電壓、空穴積蓄效應(yīng)過電壓）及保護(hù)晶閘管從導(dǎo)通到阻斷，線路電感（主要是變壓器漏感LB）釋放能量產(chǎn)生過電壓。由于晶閘管在導(dǎo)通期間，載流子充滿元件內(nèi)部，在關(guān)斷過程中，管子在反向作用下，正向電流下降到零時(shí)，元件內(nèi)部殘存著載流子。這些載流子在反向電壓作用下瞬時(shí)出現(xiàn)較大的反向電流，使殘存的載流子迅速消失，這時(shí)反向電流減小即diG/dt極大，產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)很大，這個(gè)電勢(shì)與電源串聯(lián)，反向加在已恢復(fù)阻斷的元件上，可導(dǎo)致晶閘管反向擊穿。這就是關(guān)斷過電壓（換相過電壓）。數(shù)值可達(dá)工作電壓的5~6倍。保護(hù)措施：在晶閘管兩端并接阻容吸收電路。2．交流側(cè)過電壓及其保護(hù)由于交流側(cè)電路在接通或斷開時(shí)出現(xiàn)暫態(tài)過程，會(huì)產(chǎn)生操作過電壓。高壓合閘的瞬間，由于初次級(jí)之間存在分布電容，初級(jí)高壓經(jīng)電容耦合到次級(jí)，出現(xiàn)瞬時(shí)過電壓。江蘇Infineon英飛凌FF200R12KT4IGBT模塊庫(kù)存充足