在本系列的第 1 部分中,我們討論了如何正確選擇 IGBT 的控制電壓。這一次,您將了解有關(guān)隔離要求以及如何計(jì)算正確的IGBT 驅(qū)動(dòng)功率的更多信息。 IGBT驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)包括上下橋絕緣水平的選擇、驅(qū)動(dòng)電壓水平的確定、驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)功率的確定、短路保護(hù)電路等等。今天我們重點(diǎn)討論一下驅(qū)動(dòng)電流以及功率的確定,也就是說(shuō)如何確定一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片電流能力是不是可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)特定型號(hào)的IGBT,如果不能驅(qū)動(dòng)該如何增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)輸出能力。
IGBT全稱(chēng)叫絕緣柵雙極型晶體管,是一種復(fù)合型結(jié)構(gòu)器件,它結(jié)合了MOS晶體管和BJT雙極型晶體管的優(yōu)點(diǎn),在電壓電流轉(zhuǎn)換,電能輸出領(lǐng)域用的非常多,特別是在高壓大電流領(lǐng)域,IGBT占主導(dǎo)地位,是人類(lèi)控制電能,利用電能的核心半導(dǎo)體器件之一,這種主要應(yīng)用在電子電力轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的半導(dǎo)體器件,我們統(tǒng)稱(chēng)功率半導(dǎo)體
N 溝道 IGBT 基本上是構(gòu)建在 p 型襯底上的 N 溝道功率 MOSFET,的通用 IGBT 橫截面所示。(PT IGBT 有一個(gè)額外的 n+ 層,將在后面說(shuō)明。)因此,IGBT 的操作與功率 MOSFET 非常相似。從發(fā)射極施加到柵極端子的正電壓導(dǎo)致電子被拉向體區(qū)中的柵極端子。
所謂PT(PunchThrough,穿通型),是指電場(chǎng)穿透了N-漂移區(qū),電子與空穴的主要匯合點(diǎn)在N一區(qū)。NPT在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)的時(shí)間(1982年)要早于PT(1985),但技術(shù)上的原因使得PT規(guī)模商用化的時(shí)間比NPT早,所以第1代IGBT產(chǎn)品以PT型為主。PT-IGBT很好地解決了IGBT的閂鎖問(wèn)題,但是需要增加外延層厚度,技術(shù)復(fù)雜,成本也高。IGBT芯片中的外延層與電壓規(guī)格是直接相關(guān)的,電壓規(guī)格越高、外延層越厚,IZOOV、2000V的PT-IGBT外延層厚度分別達(dá)到了100μm和200μm。
從APT 提供的數(shù)據(jù)表旨在包含對(duì)電源電路設(shè)計(jì)人員有用且方便的相關(guān)信息,用于選擇合適的器件以及預(yù)測(cè)其在應(yīng)用中的性能。提供圖表以使設(shè)計(jì)人員能夠從一組操作條件外推到另一組操作條件。應(yīng)該注意的是,測(cè)試結(jié)果非常依賴(lài)于電路,尤其是寄生發(fā)射極電感,以及寄生集電極電感和柵極驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)和布局。不同的測(cè)試電路產(chǎn)生不同的結(jié)果。
從APT 提供的數(shù)據(jù)表旨在包含對(duì)電源電路設(shè)計(jì)人員有用且方便的相關(guān)信息,用于選擇合適的器件以及預(yù)測(cè)其在應(yīng)用中的性能。提供圖表以使設(shè)計(jì)人員能夠從一組操作條件外推到另一組操作條件。應(yīng)該注意的是,測(cè)試結(jié)果非常依賴(lài)于電路,尤其是寄生發(fā)射極電感,以及寄生集電極電感和柵極驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)和布局。不同的測(cè)試電路產(chǎn)生不同的結(jié)果。
IGBT的伏安特性是指以柵源電壓Ugs為參變量時(shí),漏極電流與柵極電壓 的關(guān)系曲線(xiàn)。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 下的IGBT ,正向電壓由J2結(jié)承擔(dān),反向電壓由J1結(jié)承擔(dān)。 無(wú)N+緩沖區(qū),則正反向阻斷電壓 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, 限制了IGBT的某些應(yīng)用范圍。
一個(gè)等效的 IBGT 模型,其中包括端子之間的電容。輸入、輸出和反向傳輸電容是這些電容的組合。數(shù)據(jù)表中規(guī)定了測(cè)量電容的測(cè)試條件。
這是從芯片結(jié)到器件外殼外部的熱阻。熱量是設(shè)備本身功率損失的結(jié)果,熱阻與基于這種功率損失的芯片的熱度有關(guān)。之所以稱(chēng)為熱阻,是因?yàn)槭褂秒姎饽P透鶕?jù)穩(wěn)態(tài)功率損耗預(yù)測(cè)溫升。
與低功率同類(lèi)產(chǎn)品不同,MOSFET、IGBT、功率二極管和晶閘管等功率器件會(huì)產(chǎn)生大量熱量。因此,有效的熱管理對(duì)于確保電力電子設(shè)備的可靠性和優(yōu)化的壽命性能至關(guān)重要,包括由更高工作溫度、寬帶隙 (WBG) 半導(dǎo)體材料制成的設(shè)備。
氣候變化和社會(huì)對(duì)環(huán)境問(wèn)題日益敏感,需要為化石燃料動(dòng)力車(chē)輛開(kāi)發(fā)技術(shù)解決方案。逐步減少排放的監(jiān)管要求要求內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)具有較小的容積、較高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,并且能夠以較不濃的燃料混合物運(yùn)行。
IGBT相當(dāng)于一個(gè)由MOSFET驅(qū)動(dòng)的厚基區(qū)PNP型晶體管,它的簡(jiǎn)化等效電路如圖(b)所示,圖中的RN為PNP晶體管基區(qū)內(nèi)的調(diào)制電阻。
【2022年5月30日,德國(guó)慕尼黑訊】Infineon Technologies Bipolar GmbH & Co. KG推出具有內(nèi)部續(xù)流二極管(FWD)、采用陶瓷平板封裝的全新壓接式IGBT(PPI),進(jìn)一步壯大其高功率Prime Switch系列的產(chǎn)品陣容。該P(yáng)PI專(zhuān)為輸配電應(yīng)用而設(shè)計(jì),是大電流模塊化多電平轉(zhuǎn)換器(MMC)、中壓驅(qū)動(dòng)器、直流電網(wǎng)斷路器、風(fēng)電變流器和牽引系統(tǒng)的理想選擇。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士爆料稱(chēng),車(chē)用芯片大廠(chǎng)安森美(Onsemi)深圳廠(chǎng)內(nèi)部人士透露,其車(chē)用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)訂單已滿(mǎn)且不再接單,2022年-2023年產(chǎn)能已全部售罄,但不排除有部分客戶(hù)重復(fù)下單的可能。
摘要:直流斷路器是保障柔性直流輸電系統(tǒng)可靠性的重要裝備,IGBT作為斷路器的關(guān)鍵器件對(duì)斷路器整機(jī)分?jǐn)嗄芰τ兄匾绊憽,F(xiàn)對(duì)直流斷路器用IGBT的主要工作特征做簡(jiǎn)要闡述,根據(jù)實(shí)際工況搭建了測(cè)試系統(tǒng),對(duì)器件進(jìn)行超額定值的大電流關(guān)斷測(cè)試,并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行理論分析,這對(duì)直流斷路器用IGBT的器件參數(shù)配置具有良好的指導(dǎo)意義。
如果說(shuō)IGBT解決了汽車(chē)電動(dòng)化的瓶頸,那MCU就是解決汽車(chē)智能化的關(guān)鍵,對(duì)汽車(chē)智能化發(fā)展起著決定性的作用。
雖然 MOSFET/IGBT 柵極驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)用于以短時(shí)間高峰值電流驅(qū)動(dòng)高頻容性負(fù)載,但我們知道它們還可以驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載,例如功率繼電器線(xiàn)圈嗎?這就是 MOSFET/IGBT 柵極驅(qū)動(dòng)器的秘密生命。 這不是新概念。當(dāng)它們驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí),它們通常以低得多的頻率切換,驅(qū)動(dòng)電流受線(xiàn)圈電阻的限制。柵極驅(qū)動(dòng) IC 已用于驅(qū)動(dòng)電感負(fù)載,例如柵極驅(qū)動(dòng)變壓器,但頻率范圍為數(shù)十至數(shù)百千赫。
摘要:直流斷路器是保障柔性直流輸電系統(tǒng)可靠性的重要裝備,IGBT作為斷路器的關(guān)鍵器件對(duì)斷路器整機(jī)分?jǐn)嗄芰τ兄匾绊憽,F(xiàn)對(duì)直流斷路器用IGBT的主要工作特征做簡(jiǎn)要闡述,根據(jù)實(shí)際工況搭建了測(cè)試系統(tǒng),對(duì)器件進(jìn)行超額定值的大電流關(guān)斷測(cè)試,并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行理論分析,這對(duì)直流斷路器用IGBT的器件參數(shù)配置具有良好的指導(dǎo)意義。
安世半導(dǎo)體的IGBT產(chǎn)品流片成功,意味著聞泰科技在車(chē)規(guī)級(jí)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展再進(jìn)一步,也將進(jìn)一步帶動(dòng)國(guó)內(nèi)車(chē)規(guī)級(jí)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
我們中的許多人都熟悉低功率直流電機(jī),因?yàn)槲覀冊(cè)谌粘I钪须S處可見(jiàn)它們。我們可能看不到所有更大的交流工業(yè)電機(jī)在幕后工作,以自動(dòng)化我們的汽車(chē)組裝或提升我們每天乘坐的電梯。這些大功率電機(jī)由具有不同要求和更高電流的電子設(shè)備驅(qū)動(dòng)。在本文的第 1 部分中,我們將討論用于控制三相交流電機(jī)大電流的絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)的理論和要求。在第 2 部分中,我們將討論隔離要求和正確計(jì)算 IGBT 驅(qū)動(dòng)功率量。