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雙脈沖開關(guān)的特性是什么,IGBT開通和關(guān)斷過程描述

h1654155282.3538 ? 來源:半導(dǎo)體技術(shù)人 ? 作者:半導(dǎo)體技術(shù)人 ? 2021-05-06 10:06 ? 次閱讀
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(1)IGBT和柵極鉗位TVS二極管結(jié)構(gòu)

o4YBAGCTT1eAEaOyAABslvWlY2I480.png

(2)雙脈沖開關(guān)特性:

VGE1=15V(100us),VGE2=-5V(100us),LE1=LE2=0nH

pIYBAGCTT12AVywvAAD0o8wGLGs753.png

pIYBAGCTT2KAMVssAACgWYGMxZg524.png

VGE1=15V(5us),VGE2=-15V(3.5us),LE1=LE2=0nH

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IGBT開通和關(guān)斷過程描述:

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圖1 IGBT開通過程波形

開通過程簡述:

a)階段1(0—t1):在此階段,柵極電流開始對柵電容CGE充電,但是VGE《Vth,溝道未開啟。

b)階段2(tl—t2):在t1時(shí)刻,VGE》Vth,溝道開啟,電子開始通過溝道注入到基區(qū),同時(shí)背面的集電極開始向基區(qū)內(nèi)注入空穴,集電極開始產(chǎn)生電流IC,此時(shí)IC《IL,隨著溝道開啟程度的增加,IC逐漸增大。

c)階段3(t2—t3):在t2時(shí)刻,IC=IL,流過續(xù)流二極管的電流降低至0,二極管內(nèi)部載流子開始復(fù)合。

d)階段4(t3—t4):續(xù)流二極管內(nèi)部載流子已經(jīng)完成復(fù)合,續(xù)流二極管兩端電壓開始上升,這導(dǎo)致IGBT兩端的電壓下降和柵極集電極電容CGC放電。此時(shí)IGBT電流Ic形成過沖,過沖的大小與CGC大小有密切關(guān)系,CGC越大,IC過沖越大。

e)階段5(t4—t5):在t4時(shí)刻,VGE將調(diào)整以適應(yīng)IC的過沖,在t5時(shí)刻,二極管反向恢復(fù)完成,VGE將會略微下降,使IGBT可以承受負(fù)載電流IL。在此階段,柵極發(fā)射極電壓VGE保持恒定,柵極電流流入至柵極集電極電容CGC,集電極發(fā)射極兩端電壓隨著CGC放電而下降。

f)階段6(t6—t7):在t6時(shí)刻,VCE下降到使IGBT進(jìn)入飽和狀態(tài),柵極反射極電壓增加以維持IL,當(dāng)VCE衰減穩(wěn)定后,穩(wěn)定值即為飽和導(dǎo)通壓降VCE(sat),到此開通過程完全結(jié)束。

o4YBAGCTT3qAE776AAA6sP9KqFE580.png

圖2 IGBT關(guān)斷過程波形

關(guān)斷過程簡述:

a)階段1(0—t1),在t=0時(shí)刻,開關(guān)S動作,lGBT開始關(guān)斷,柵極通過RG開始放電,VGE下降。這導(dǎo)致通過溝道注入到基區(qū)的電子數(shù)量變少,但是由于感性負(fù)載的存在,通過抽取N基區(qū)中多余的電子和空穴來抑制IC的減小。

b)階段2(tl—t3)在t1時(shí)刻,基區(qū)內(nèi)剩余電荷降為0,耗盡區(qū)開始形成。在VCE較小時(shí),柵壓維持在VGP(VGP的大小與柵極電阻RG成正比),當(dāng)VCE超過一定限度時(shí),柵壓開始下降。

c)階段3(t3—t6)在t3時(shí)刻,VCE達(dá)到電路外加電壓VDC,耗盡區(qū)不再展寬,此時(shí)集電極電路IC迅速下降,由于IC的下降在負(fù)載電感上感生一個(gè)負(fù)電壓,此時(shí)VCE過沖到最大值,感生電壓使續(xù)流回路導(dǎo)通,負(fù)載電流轉(zhuǎn)移到續(xù)流回路。IGBT關(guān)斷完成。

在IGBT開關(guān)過程中通常用開通延遲td(on)、關(guān)斷延遲td(off)、上升時(shí)間tr和下降時(shí)間tf來進(jìn)行描述。圖5是IGBT整個(gè)開關(guān)過程的波形。

o4YBAGCTT4CAa8ksAABQN74ghjM107.png

圖3 IGBT整個(gè)開關(guān)過程波形
責(zé)任編輯人:CC

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