IGBT管的正向阻斷及反向阻斷特性
2023-04-28IGBT 的靜態(tài)特性主要有伏安特性、轉(zhuǎn)移特性和開關(guān)特性。
IGBT 的伏安特性是指以柵源電壓 Ugs 為參變量時，漏極電流與柵極電玉之間的關(guān)系曲線。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs的控制，Ugs 越高，Id越大。它與 GTR 的輸出特性相似，也可分為飽和區(qū)1、放大區(qū)2和擊穿特性 3 部分。在截止?fàn)顟B(tài)下的 IGBT ，正向電壓由 J2 結(jié)承擔(dān)，反向電壓由J1結(jié)承拍。如果無 N+緩沖區(qū)，則正反向陰新電壓可以做到同樣水平，加入N+緩沖區(qū)后，反向關(guān)斷電壓只能達(dá)到幾十伏水平，因此限制了IGBT 的某些應(yīng)用范圍。
IGBT 的轉(zhuǎn)移特性是指輸出漏極電流 Id 與柵源電壓 Ugs 之間的關(guān)系曲線。它與 MOSFET 的轉(zhuǎn)移特性相同，當(dāng)柵源電壓小于開啟電壓 Ugs(th)時， IGBT 處于關(guān)斷狀態(tài)。在IGBT 導(dǎo)通后的大部分漏極電流范圍內(nèi)，Id與Ugs呈線性關(guān)系。最高柵源電壓受最大漏極電流限制，其最佳值一般取為15V左右。
IGBT 的開關(guān)特性是指漏極電流與漏源電壓之間的關(guān)系。IGBT 處于導(dǎo)通態(tài)時，由于它的 PNP 晶體管為寬基區(qū)晶體管，所以其B值極低。盡管等效電路為達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，但流過 MOSFET 的電流成為IGBT 總電流的主要部分。此時，通態(tài)電壓 Uds(on)可用下式表示
Uds(on)=Uil +Udr+IdRoh
式中 Uj1 --JI結(jié)的正向電壓，其值為0.7~1V;Udr--擴(kuò)展電阻 Rdr 上的壓降:Roh --溝道電阻。
通態(tài)申流 Ids 可用下式表示: Ids=(1+Bpnp)Imos
式中 Imos --流過 MOSFET 的電流。
由于 N+區(qū)存在申導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，所以IGBT 的通態(tài)壓降小，耐壓 1000V的IGBT通態(tài)壓降為2~3V。IGBT處于斷態(tài)時，只有很小的泄漏電流存在。
當(dāng)IGBT關(guān)斷時，由于熱能的作用，會產(chǎn)生一個很小的集-射極漏電流lCES。實際應(yīng)用中的lCES通常達(dá)不到數(shù)據(jù)手冊中給出的數(shù)值。數(shù)據(jù)手冊給出的通常是IGBT模塊生產(chǎn)終測時設(shè)備所能檢測到的最小電流，而這個下限電流比實際的截止電流要高出幾個數(shù)量級。相應(yīng)地，由UCES和lCES相乘而得到斷態(tài)損耗功率非常小。斷態(tài)損耗功率相比其他的損耗(通態(tài)及開關(guān)損耗)來說是可以忽略不計的。
