电力电子技术 配套课件教学课件 作者 徐立娟 模块五——项目10.pptVIP

长沙民政职业技术学院电子信息工程系* *  电力电子技术 2010年6月 项目十 认识绝缘门极晶体管（IGBT） 【学习目标】 ·观察绝缘门极晶体管IGBT的外形，让同学们认识器件的外形结构、端子及型号。 ·通过测试，会判别器件的端子、判断器件的好坏。 ·掌握器件的基本参数，学会器件的选择，培养成本核算意识。 一、项目分析 变频器的逆变电路是通过控制功率开关管的导通与截止，将直流电转换为频率和电压都任意可调的交流电源。绝缘门极晶体管IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）也称绝缘栅极双极型晶体管，是一种新发展起来的复合型电力电子器件。由于它结合了MOSFET和GTR的特点，既具有输入阻抗高、速度快、热稳定性好和驱动电路简单的优点，又具有输入通态电压低，耐压高和承受电流大的优点，是变频器理想的开关。那么，IGBT的基本结构和工作原理是怎样的？如何选择？使用时有哪些需要注意的问题？下面来介绍相关知识。 二、相关知识 （一）绝缘门极晶体管（IGBT）的结构和基本工作原理 1．IGBT的基本结构 2．工作原理 IGBT的驱动原理与电力MOSFET基本相同，它是一种压控型器件。其开通和关断是由栅极和发射极间的电压UGE决定的，当UGE为正且大于开启电压UGE（th）时，MOSFET内形成沟道，并为晶体管提供基极电流使其导通。当栅极与发射极之间加反向电压或不加电压时，MOSFET内的沟道消失，晶体管无基极电流，IGBT关断。 （二）IGBT的基本特性与主要参数 1．IGBT的基本特性 （1）静态特性 （2）动态特性 2．主要参数 1）集电极—发射极额定电压UCES：这个电压值是厂家根据器件的雪崩击穿电压而规定的，是栅极—发射极短路时IGBT能承受的耐压值，即UCES值小于等于雪崩击穿电压。 2）栅极—发射极额定电压UGES：IGBT是电压控制器件，靠加到栅极的电压信号控制IGBT的导通和关断，而UGES就是栅极控制信号的电压额定值。目前，IGBT的UGES值大部分为+20V，使用中不能超过该值。 3）额定集电极电流IC：该参数给出了IGBT在导通时能流过管子的持续最大电流。 （三）IGBT的驱动电路 1．对驱动电路的要求 1）IGBT是电压驱动的，具有一个2.5~5.0V的阀值电压，有一个容性输入阻抗，因此IGBT对栅极电荷非常敏感，故驱动电路必须很可靠，保证有一条低阻抗值的放电回路，即驱动电路与IGBT的连线要尽量短。 2）用内阻小的驱动源对栅极电容充放电，以保证栅极控制电压UCE有足够陡的前后沿，使IGBT的开关损耗尽量小。另外，IGBT开通后，栅极驱动源应能提供足够的功率，使IGBT不退出饱和而损坏。 3）驱动电路中的正偏压应为+12~+15V，负偏压应为-2~-10V。 4）IGBT多用于高压场合，故驱动电路与整个控制电路在电位上应严格隔离。 5）驱动电路应尽可能简单实用，具有对IGBT的自保护功能，并有较强的抗干扰能力。 6）若为大电感负载，IGBT的关断时间不宜过短，以限制di/dt所形成的尖峰电压，保证IGBT的安全。 2．驱动电路 阻尼滤波 光电隔离 （四）IGBT的保护电路 三、项目实施 （一）认识IGBT外形 IGBT外形如图所示。对于TO封装的IGBT管的管脚排列是将管脚朝下，标型号面朝自己，从左到右数，1脚：栅极或称门极（G），2脚：集电极（C），3脚：发射极（E），如图（a）。对于IGBT模块，器件上一般标有管脚，如图（b）。