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IGBT

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IGBT

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Presentation Transcript

  1. IGBT 5.6绝缘门极双极晶体管(IGBT) IGBT(Insulate Gate Bipolar Transistor)绝缘栅双极晶体管是一种具有MOS输入、双极输出功能的MOS、双极的复合型半导体器件。既有MOSFET的输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高的优点,又具有双极功率晶体管的电流密度大、饱和压降低、电流处理能力强的优点。 1、IGBT的基本结构 2、IGBT的工作原理与基本特性 3、IGBT的阻断特性 4、IGBT的通态特性 5、IGBT的开关特性

  2. IGBT 1、IGBT的基本结构 非对称结构 对称结构

  3. 新型功率半导体器件 1、IGBT的基本结构 非对称结构的纵向杂质分布 对称结构的纵向杂质分布

  4. IGBT 2、IGBT的工作原理与基本特性 ※正向阻断区 ※反向阻断区 ※导通区 ※饱和区

  5. IGBT 3、IGBT的阻断特性 1)对称结构正向阻断能力 当VAK>0时,J2结反偏,门极与阴极短路,J2结的耗尽层的扩展主要在N基区。其击穿电压由基极开路晶体管(P+-N-P)确定。 通过合理设计N基区的掺杂浓度、厚度可以获得所希望的转折电压。设计思路与晶闸管阻断电压的设计思路相同。在一定的转折电压下,当N基区的少子寿命一定时,有很多组ND与WN的组合能满足要求,但只有一组的N基区宽度最小,即所谓优化设计。

  6. IGBT 2)对称结构的反向阻断能力 当VAK<0时,IGBT的反向阻断能力由J1结承担。J1结的耗尽层的扩展主要在N基区。其击穿电压由基极开路晶体管(P+-N-P)确定。

  7. IGBT 3)非对称结构的正向阻断能力

  8. IGBT 4)非对称结构的反向阻断能力

  9. IGBT 当门极电压远远大于阈值电压时,IGBT中的MOSFET工作于线性区,电子经沟道流入N漂移区,促使P+发射区向N基区注入空穴。N基区具有大注入下的电导调制效应。IGBT在导通区具有传导电流能力强,通态压降小的特性。 4)正向导通特性 如果门极电压较小,稍大于阈值电压,那么MOSFET进入饱和区工作状态,IGBT的集电极电流也随之饱和,如图所示,此时IGBT的特性就是由MOSFET提供基极电流的PNP晶体管的特性。

  10. IGBT ★P-I-N整流管/MOSFET模型

  11. IGBT ★P-I-N整流管/MOSFET模型

  12. IGBT 2) 双极晶体管/MOSFET模型

  13. IGBT