3电力 MOSFET的主要参数: (1)漏极电压Us标定电压定额的参数 (2)漏极直流电流D和漏极脉冲电流幅值ⅠDM,标定电流定额的 参数。 (3)栅源电压 UGso U超出正负20V范围将导致绝缘层击穿。 4)极间电容Ccs,CcD,Cps。这些电容都是非线性的。 般来说,电力 MOSFET不存在二次击穿问题,这是它的一大 优点 14.4绝缘栅双极晶体管 GTR和GTO的特点—双极型,电流驱动,有电导调制效应, 通流能力很强,开关速度较低,所需驱动功率大,驱动电路复杂。 MOSFET的优点—单极型,电压驱动,开关速度快,输入 阻抗高,热稳定性好,所需驱动功率小而且驱动电路简单
36 3.电力MOSFET的主要参数： （1）漏极电压UDS ,标定电压定额的参数。 （2）漏极直流电流ID和漏极脉冲电流幅值IDM，标定电流定额的 参数。 （3）栅源电压UGS。UGS超出正负20V范围将导致绝缘层击穿。 （4）极间电容CGS，CGD，CDS。这些电容都是非线性的。 一般来说，电力MOSFET不存在二次击穿问题，这是它的一大 优点。 1.4.4绝缘栅双极晶体管 GTR和GTO的特点——双极型，电流驱动，有电导调制效应， 通流能力很强， 开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。 MOSFET的优点——单极型，电压驱动，开关速度快，输入 阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单
绝缘栅双极晶体管综合了GTR和 MOSFET的优点,因而具 有良好的特性,成为中小功率电力电子设备的主导器件。继续 提高电压和电流容量,以期再取代GTO的地位 1IGBT的结构和工作原理: 图1-22为一种由N沟道 VDMOSFET与双极型晶体管组合 而成的IGBT的基本结构。IGBT的驱动原理与电力 MOSFET基 本 发射极栅极 E G C 漂移区 缓冲区Go G 注入区 C集电极 E a 37 图1-22GBT的结构、简化等效电路和电气图形符号
37 绝缘栅双极晶体管综合了GTR和MOSFET的优点，因而具 有良好的特性，成为中小功率电力电子设备的主导器件。继续 提高电压和电流容量，以期再取代GTO的地位。 1.IGBT的结构和工作原理： 图1-22为一种由N沟道VDMOSFET与双极型晶体管组合 而成的IGBT的基本结构。 IGBT的驱动原理与电力MOSFET基 本 E G C N+ N- a) P N+ N+ P N+ N+ P + 发射极 栅极 集电极 注入区 缓冲区 J 3 J 2 漂移区 J 1 G E C + - - + + - ID RN IC VJ1 IDR on b) G C c) 图1-22 IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号
相同,是一种场控器件。开通和关断是由栅射间的电压UcE 决定的,当UGE>UcEm时,GB7导通。当栅极与发射极间加反压 或不加信号时,IGBT关断。 2IGBT的基本特性:4 输出特性 (1)静态特性 有源区 分为三个区域:正 图1-23a为GBT的转 向阻断区、有源区 移特性,与电力 和饱和区。 MOSFET的转移特 性类似。 图1-23b所示为 反向阻断区 IGBT的输出特性, FMCE 与GTR的输出特性相似,图1-23GBT的转移特性和输出特性 但IGBT的参考变量为栅射 a)转移特性b)输出特性 电压UE。输出特性分为三个区: 正向阻断区,有源区和饱和区。此外,当UCE0时,IGBT为反向 阻断工作状态。在电子电路中,IGBT工作在开关状态 38
38 相同，是一种场控器件。开通和关断是由栅射间的电压UGE 决定的，当UGE>UGE(th)时，IGBT导通。当栅极与发射极间加反压 或不加信号时，IGBT关断。 2.IGBT的基本特性： (1) 静态特性 图1-23a为IGBT的转 移特性，与电力 MOSFET的转移特 性类似。 图1-23b所示为 IGBT的输出特性， 与GTR的输出特性相似， 但IGBT的参考变量为栅射 电压UGE。输出特性分为三个区： 正向阻断区，有源区和饱和区。此外，当UCE<0时，IGBT为反向 阻断工作状态。在电子电路中，IGBT工作在开关状态。 O 有源区 正向阻断区 饱 和 区 反向阻断区 IC UGE(th) UGE O IC URM UFM UCE UGE(th) UGE增加 图1-23 IGBT的转移特性和输出特性 a) 转移特性 b) 输出特性 转移特性——IC与 UGE间的关系(开启 电压UGE(th)) 输出特性 •分为三个区域：正 向阻断区、有源区 和饱和区
(2)动态特性 图1-24为GBT的开关过程的o GEM 波形图,1GBT的开通过程与电力o%u MOSFET很相似。Ucg上升至其 90%I 幅值的10%的时刻,为开通延迟 t 时间tmn而从10%上升至90%11 所需时间为电流上升时间T二atc 者之和为开通时间tn开通时Ua 的下降过程分为m和t2两段。 IGBT关断时,UGg下降到其幅° 值的90%的时刻起,到集电极电流 图124IGBT的开关过程 下降至90%CcMl,为关断延迟时间 tom,集电极电流下降至90%c至10%cn的这段时间为电流下降时 39 间,二者之和为关断时间t电流下降时间分为tm和t2两段
39 （2）动态特性 图1-24为IGBT的开关过程的 波形图，IGBT的开通过程与电力 MOSFET很相似。UGE上升至其 幅值的10%的时刻，为开通延迟 时间td(on),而ic从10%ICM上升至90% ICM所需时间为电流上升时间Tr,二 者之和为开通时间ton。开通时UCE 的下降过程分为trf1和trf2两段。 IGBT关断时， UGE下降到其幅 值的90%的时刻起，到集电极电流 下降至90%ICM止，为关断延迟时间 td(of ),集电极电流下降至90%ICM至10%ICM的这段时间为电流下降时 间，二者之和为关断时间tof ,电流下降时间分为tfi1和tfi2两段。 t t t 10% 90% 10% 90% U CE IC 0 O 0 U GE U GEM I CM U CEM t fv1 t fv2 t off t on t fi1 t fi2 t d(off) t f t d(on) t r U CE(on) U GEM U GEM I CM I CM 图1-24 IGBT的开关过程
IGBT中双极型PNP晶体管的存在,带来了电导调制效应的 好处,但也引入了少子储存现象,因而GBT的开关速度低于 MOSFET。 3GBT的主要参数: (1)最大集射极间电压UCE:这是由器件内部的PNP晶体管所能 承受的击穿电压所确定的。 (2)最大集电极电流:包括额定直流电流和1毫秒脉冲最大电 流ICp (3)最大集电极功耗PM在正常工作温度下允许的最大耗散功 率 IGBT的特性和参数特点可以总结如下 (1)IGBT开关速度高,开关损耗小。在电压1000V以上时, IGBT的开关损耗只有GTR的十分之一,与电力 MOSFET相当
40 IGBT中双极型PNP晶体管的存在，带来了电导调制效应的 好处，但也引入了少子储存现象，因而IGBT的开关速度低于 MOSFET。 3.IGBT的主要参数： （1）最大集射极间电压UCES :这是由器件内部的PNP晶体管所能 承受的击穿电压所确定的。 （2）最大集电极电流:包括额定直流电流IC和1毫秒脉冲最大电 流ICP。 （3）最大集电极功耗PCM:在正常工作温度下允许的最大耗散功 率。 IGBT的特性和参数特点可以总结如下： （1）IGBT开关速度高，开关损耗小。在电压1000V以上时， IGBT 的开关损耗只有GTR的十分之一，与电力MOSFET相当