深入分析IGBT的工作原理和功能

通过等效电路分析，本文以通俗易懂的方式介绍了IGBT的工作原理和功能，并以简化的方式指出了IGBT的特性。可以说IGBT是非通断开关，具有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降的优点。
IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是由BJT（Bipolar Transistor）和MOS（Insulated Gate Field Effect Transistor）组成的复合全控电压驱动功率半导体器件。它既具有高输入阻抗，又具有MOSFET GTR的低导通压降，具有两个优点。
GTR的饱和电压降低，载流密度高，但驱动电流大； MOSFET驱动功率小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。 IGBT结合了以上两种器件的优点，驱动功率小，饱和电压降低。
非常适合用于直流电压为600V及以上的转换器系统，例如交流电动机，变频器，开关电源，照明电路，牵引驱动器和其他领域。目前，中国缺乏高质量的IGBT模块，几乎所有模块都依赖进口。
绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是高压开关系列中最年轻的成员。 15V高阻抗电压源可以方便地控制电流设备，从而可以使用较低的控制功率来控制大电流。
IGBT的工作原理和功能很容易理解：IGBT是一个开关，不能打开或关闭。如何控制其开启或关闭取决于栅极源极的电压。
当IGBT导通时，当栅源为+ 12V（大于6V，通常取12V至15V）时，并且在栅源上未施加电压或施加负电压时，IGBT将关断。施加负电压可实现可靠的关断。
IGBT不具有放大电压的功能，导通时可被视为导线，关断时可被视为开路。 IGBT具有三个端子，即G，D，S。
在G和S的两端都施加电压后，内部电子就被转移（半导体材料的特性，这就是为什么将半导体材料用于电力电子开关的原因） 。它是正离子与负离子之间的一对一对应关系。
半导体材料是中性的，但是在施加电压之后，电子在电压的作用下累积到一侧，形成导电通道，因为电子可以导电并成为导体。如果除去施加在GS两端的电压，则该层的导电通道将消失，并且将不再能够导电并成为绝缘体。
IGBT工作原理和功能电路分析版本：IGBT的等效电路如图1所示。从图1可以看出，如果在IGBT的栅极和发射极之间施加正驱动电压，则MOSFET导通， PNP晶体管的集电极和基极处于低阻状态，晶体管导通。
如果PNP的栅极和发射极之间的电压为0V，则MOSFET会截止，从而切断PNP晶体管的基极电流的供应，从而使该晶体管截止。图1 IGBT的等效电路。
可以看出，IGBT的安全性和可靠性主要取决于以下因素：IGBT栅极和发射极之间的电压； -IGBT集电极和发射极之间的电压; --流过IGBT集电极-发射极的电流； -IGBT的结温。如果IGBT的栅极和发射极之间的电压（即驱动电压）过低，则IGBT无法稳定且正常地工作。
如果电压超过栅极和发射极之间的耐压，则IGBT可能会永久损坏；否则，IGBT可能会永久损坏。同样，如果施加到IGBT集电极和发射极的允许电压超过集电极-发射极之间的耐压，则流过IGBT的集电极-发射极的电流会超过集电极-发射极和结之间的最大允许电流。
IGBT的温度超过此值。结温的允许值可能会永久性地损坏IGBT。
绝缘栅双极晶体管（IGBT）