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IGBT的工作原理（1）IGBT的转移特性曲线IGBT开通：UGEUGE(TH)(开启电压,一般为3～6V)；其输出电流Ic与驱动电压UGE基本呈线性关系；IGBT关断：UGEUGE(TH)（2）IGBT的伏安特性（如前图a)反映在一定的栅极一发射极电压UGE下器件的输出端电压UCE与电流Ic的关系。IGBT的伏安特性分为:截止区、有源放大区、饱和区和击穿区。第62页，共96页，星期日，2025年，2月5日IGBT的动态特性ttt10%90%10%90%UCEIC0O0UGEUGEMICMUCEMtfv1tfv2tofftontfi1tfi2td(off)tftd(on)trUCE(on)UGEMUGEMICMICM第63页，共96页，星期日，2025年，2月5日IGBT的开通过程与MOSFET的相似，因为开通过程中IGBT在大部分时间作为MOSFET运行。开通延迟时间td(on)——从uGE上升至其幅值10%的时刻，到iC上升至10%ICM2??。????电流上升时间tr——iC从10%ICM上升至90%ICM所需时间。开通时间ton——开通延迟时间与电流上升时间之和。uCE的下降过程分为tfv1和tfv2两段。tfv1——IGBT中MOSFET单独工作的电压下降过程；tfv2——MOSFET和PNP晶体管同时工作的电压下降过程。第64页，共96页，星期日，2025年，2月5日IGBT的关断过程关断延迟时间td(off)——从uGE后沿下降到其幅值90%的时刻起，到iC下降至90%ICM。电流下降时间——iC从90%ICM下降至10%ICM。关断时间toff——关断延迟时间与电流下降之和。电流下降时间又可分为tfi1和tfi2两段。tfi1——IGBT内部的MOSFET的关断过程，iC下降较快；tfi2——IGBT内部的PNP晶体管的关断过程，iC下降较慢。第65页，共96页，星期日，2025年，2月5日IGBT的掣住效应NPN晶体管基极与发射极之间存在体区短路电阻，P形体区的横向空穴电流会在该电阻上产生压降，相当于对J3结施加正偏压，一旦J3开通，栅极就会失去对集电极电流的控制作用，电流失控。动态擎住效应比静态擎住效应所允许的集电极电流小。擎住效应曾限制IGBT电流容量提高，20世纪90年代中后期开始逐渐解决。第66页，共96页，星期日，2025年，2月5日IGBT的安全工作区正偏安全工作区FBSOA：IGBT在开通时为正向偏置时的安全工作区，如图(a)所示。反偏安全工作区RBSOA：IGBT在关断时为反向偏置时的安全工作区，如图(b)IGBT的导通时间越长，发热越严重，安全工作区越小。在使用中一般通过选择适当的UCE和栅极驱动电阻控制，避免IGBT因过高而产生擎住效应。第67页，共96页，星期日，2025年，2月5日IGBT的特点(1)??开关速度高，开关损耗小。在电压1000V以上时，开关损耗只有GTR的1/10，与电力MOSFET相当。(2)?相同电压和电流定额时，安全工作区比GTR大，且具有耐脉冲电流冲击能力。(3)??通态压降比VDMOSFET低，特别是在电流较大的区域。(4)??输入阻抗高，输入特性与MOSFET类似。(5)与MOSFET和GTR相比，耐压和通流能力还可以进一步提高，同时保持开关频率高的特点。第68页，共96页，星期日，2025年，2月5日晶闸管的型号第30页，共96页，星期日，2025年，2月5日晶闸管的主要派生器件1.快速晶闸管(FastSwitchingThyristor—FST可允许开关频率在400HZ以上工作的晶闸管称为快速晶闸管(FastSwitchingThyrister，简称FST)，开关频率在10KHZ以上的称为高频晶闸管。快速晶闸管为了提高开关速度，其硅片厚度做得比普通晶闸管薄，因此承受正反向阻断重复峰值电压较低，一般在2000V以下。快速晶闸管du/dt的耐量较差，使用时必须注意产品铭牌上规定的额定开关频率下的du/dt，当开关频率升高时，du/dt耐量会下降。第31页，共96页，星期日，2025年，2月5日晶闸管的主要派生器件2.逆导晶闸管(RCT)将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件。与普通晶闸管相比，逆导晶闸管具有正压降小、关断时间短、高温特性好、额定结温高等优点；根据逆导晶闸管的伏安特性可知，