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电力有源滤波器(APF)销售必须了解:IGBT行业解析

北极星输配电网  来源:正尔科技    2016/9/22 10:41:23  我要投稿  
所属频道: 电能质量  关键词:IGBT 电力有源滤波器 电力电子

北极星输配电网讯:1什么是IGBT

IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor),全称为绝缘栅双极型晶体管(如下图所示),是目前发展最迅速的新型功率器件,具有非常好的开关特性和导通特性。IGBT产品集合了高频、高压、大电流三大技术优势,是电力电子设备中的核心部件,涉及几乎所有电压等级下的电气设备。

2IGBT有何优点呢?

IGBT是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大,驱动电路复杂;MOSFET是单极型电压驱动器件,驱动功率很小,开关速度快,驱动电路简单,但导通压降大,载流密度小。

IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

3IGBT结构到底如何呢?

IGBT也是三端器件,具有栅极G、集电极C和发射极E。下图(a)给出了一种由N沟道MOSFET与双极型晶体管组合构成的IGBT(为N沟道IGBT)的基本机构。

P+注入区与N区形成了一个大面积的P+N结J1.这使得IGBT导通时由P+注入区向N基区发射少子,从而对漂移区电导率进行调制,使得IGBT具有很强的通流能力。

简化等效图如(b),可看出这是用双极型晶体管与MOSFET组成的达林顿结构,相当于一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。

图RN为晶体管基区内的调制电阻。因此,IGBT的驱动原理与电力MOSFET基本相同,他也是场控器件。其开通和关断是由栅极和发射极间的电压uGE决定的,当uGE为正且大于开启电压时,MOSFET内形成沟道,并为晶体管提供基极电流进而使IGBT导通。由于前面提到的电导调制效应,使得电阻RN减小,这样高耐压的IGBT也具有很低的通态压降。

当栅极与发射极间施加反向电压或不加信号时,MOSFET的沟道消失,晶体管的基极电流被切断,使得IGBT关断。

下图是IGBT结构图、等效图:

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