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功率电子学 考试作品 论文名称： 电力电子器件IGBT 姓 名： 专业班级： 电信11 学 号： 中南大学物理与电子学院  目 录 整体概述…………………………………………………………4 发展前景…………………………………………………………5 结构特点…………………………………………………………6 工作特性…………………………………………………………7 工作原理…………………………………………………………9 工业应用…………………………………………………………11 第七章 结语………………………………………………………………15  【】 电力电子技术是以电力为对象的电子技术,它的主要任务是对电能进行控制和变换。随着微电子技术以及计算机技术的发展,不断涌现出新型的电力半导体器件,并通过发展逐步将电力电子技术划分为传统电力电子技术(以半控型电力器件为核心) 和现代电力电子技术(以全控型器件为核心)。尤其 近几年电力电子技术始终与逆变电源领域的发展密不可分,越来越成为该领域中的重要组成部分,也极大地带动了逆变领域的飞速发展。 IGBT（Isolated Gate Bipolar Transistor）是绝缘门极双极型晶体管，它是20世纪80年代末90年代初迅速发展起来的新兴复合功率开关器件，属全控型自关断器件。由于它将MOSFET和GTR的优点集于一身，即MOSFET输入阻抗高、开关损耗小（约为GTR的1/3）、速度快（可在10~50kHz频率下工作）、热稳定性好、电压驱动功率小；又有GTR控制电流能力强、通态压降低（一般为3V，与MOSFET相比，大于10倍以上）、大电流（一般载流量是MOSFET的5～10倍以上）等特点。适合高电压、大电流、大功率（＞5kW以上），开关频率大于1kHz的应用场合更显优势。是目前中、高频开关器件和大功率电力电子装置中的主流器件。用于各种逆变焊接电源、开关电源和感应加热电源等电力电子设备中。随着IGBT制造技术水平的提高，特别是电流和耐压性能指标（已达到1.2kA/3.3kV）提高，使IGBT器件的应用范围将进一步扩展到更大功率控制变换场合。市场上主要有EUPEC（优派克）：BSM、FF、FZ系列；西门康：SKM、SKIIP系列；东芝：MG、MIG系列；三菱：CM、PM、RM、TM系列；富士：1MB1、2MB1、6MBP系列；仙童：SGH、TGL、FGA、SGL系列品牌。 目前最常用的电力电子器件是IGBT（绝缘栅双极晶体管）。 IGBT是一种新型的集成复合器件，与其他电力电子器件相比，IGBT具有高可靠性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点，为了达到这些高性能，采用了许多用于集成电路的工艺技术，如外延技术、离子注入、精细光刻等。要提高功率MOSFET的耐压能力，势必增加高导通电阻，从而妨碍器件在高电压、大电流范围的应用。针对这些缺陷，20世纪80年代诞生了功率IGBT（绝缘栅双极晶体管）器件，20世纪90年代初进入实用化。近几年来，功率IGBT的性能提高很快，额定电流已达数百安培，耐压达1500V以上，而且还在不断提高。由于IGBT器件具有PIN二极管的正向特性，P沟功率IGBT的特性不比N沟IGBT差多少，这非常有利于在应用中采取互补结构，从而扩大其在交流和数字控制技术领域中的应用。 应用在中压大功率领域的电力电子器件，已形成GTO、IGCT、OGBT、IEGT相互竞争不断创新的技术市场，在大功率（1MW），低频率（1kHz）的传动领域，如电力牵引机车领域GTO、IGCT有着独特的优势，而在高载波频率、高斩波频率下,IGBT、IEGT有着广阔的发展前景，在现阶段中压大功率变频领域将由这4种电力电子器件构成其主流器件。 IGBT最大的优点是无论在导通状态还是短路状态都可以承受电流冲击。它的并联不成问题，由于本身的关断延迟很短，其串联也容易。尽管IGBT模块在大功率应用中非常广泛，但其有限的负载循环次数使其可靠性成了问题，其主要失效机理是阴极引线焊点开路和焊点较低的疲劳强度，另外,绝缘材料的缺陷也是一个问题。 10年前，IGBT出现在世界技术舞台的时候，尽管它凝聚了高电压大电流晶闸管制造技术和大规模集成电路微细加工手段二者的精华，表现出很好的综合性能，许多人仍难以相信 这种器件在大功率领域中的生命力。现在，跨世纪的IGBT显示了巨大的进展，形成了一个新的器件应用平台