No-13电力电子技术-MOSFET和IGBT.ppt

* ?等效电路 IGBT是GTR与MOSFET组成的达林顿结构，一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管 ?? R为晶体管基区内的调制电阻 第二节 功率晶体管 1. IGBT的结构和工作原理 * 第二节 功率晶体管 1. IGBT的结构和工作原理 IGBT的原理 驱动原理与功率MOSFET基本相同，场控器件，通断由栅射极电压uGE决定 导通：uGE大于开启电压UGE(th)时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通 关断：栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断 与MOSFET比较，参与导电的载流子有无区别？ * 第二节 功率晶体管 2. IGBT的基本特性 静态特性 输出特性（伏安特性） 正向阻断区、有源区和饱和区 uCE0时，IGBT为反向阻断工作状态 正向导通压降〉0.7V * 第二节 功率晶体管 2. IGBT的基本特性 动态特性 开通时间ton=开通延迟时间td(on)+电流上升时间tr 电流拖尾 关断时间toff=关断延迟时间td(off)+电流下降时间tf ？ * (1)??开关速度较快，开关损耗小 介于GTR和MOSFET之间 (2)? 高电压的器件通态压降与GTR相当，低于MOSFET 不适合要求通态压降小于0.7V应用场合 (3)? 输入阻抗高，输入特性与MOSFET类似 (4) 对驱动电路的要求与MOSFET相似（要低一些，因为寄生电容相对较小，耐dU/dt能力强） 第二节 功率晶体管 2. IGBT的基本特性 IGBT的特点 * 1)? 最大集射极间电压UCES 由内部PNP晶体管的击穿电压确定 2)? 最大集电极电流 包括额定直流电流IC和1ms脉宽最大电流ICP 3)? 最大集电极功耗PCM 正常工作温度下允许的最大功耗 第二节 功率晶体管 3. IGBT的主要参数 * 寄生晶闸管——由一个N-PN+晶体管和作为主开关器件的P+N-P晶体管组成 擎住效应（自锁效应）：ICM,duCE/dt限制 第二节 功率晶体管 4. IGBT的擎住效应和安全工作区 * ?正偏安全工作区（FBSOA）——最大集电极电流、最大集射极间电压和最大集电极功耗确定 ? 第二节 功率晶体管 4. IGBT的擎住效应和安全工作区 反偏安全工作区（RBSOA）----最大电压上升率duCE/dt的限制 * 作业 1. 请从器件结构、等效电路、伏安特性、工作特点等方面比较MOSFET和IGBT器件的相似和不同之处。 第二节 功率晶体管 * ?? 本章要求： 1 了解功率二极管种类、各自特点、静态特性、开关特性（尤其是：反向恢复特性）、主要性能参数 2 三种功率晶体管工作原理、特点、静态特性、开关特性、主要参数、安全工作区 第八章 功率二极管和晶体管 第八章 功率晶体管和二极管（1） 共14页 * 第八章 功率晶体管和二极管（1） 共14页 * 第八章 功率晶体管和二极管（1） 共14页 * 第八章 功率晶体管和二极管（1） 共14页 * 第八章 功率晶体管和二极管（1） 共14页 * 结构特点： 在N型半导体两边用扩散法或具它工艺形成两个高浓度的P型区(用P＋表示)，将这两个P区各引出一个电极并连在一起称为栅极G，在N型半导体的两端各引出一个电极，分别称为源极s和漏极D，就形成了N沟道JFET，两个P’区与N型半导体之间形成了两个PN结，PN结中间的N型区域称为导电沟道 外加电场控制场效应晶体管栅－源之间PN结耗尽层宽度变化来控制沟道电导 第八章 功率晶体管和二极管（1） 共14页 * N沟道增强型Mos管的结构图，在一块低掺杂的P型硅片上扩散出两个高掺杂的N型区(称为N＋区)，然后在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅绝缘层。从两个N＋区的表面及它们之间的二氧化硅表面分别引出三个铝电极：源极s、漏极D和栅极G，其中源极s常与衬底连在一起。 又由于栅极G与其余两个电极之间是绝缘的，外加电场控制半导体中感应电荷量的变化控制沟道电导的，所以称为绝缘栅型。 增强型：只有当GS之间电压大于一定值后，产生导电通道，形成漏极电流， 耗尽型：当GS之间电压等于零时，也能产生导电通道，形成漏极电流。 第八章 功率晶体管和二极管（1） 共14页 * 当UGS＝0时，在漏—源之间有两个背向的PN结，不存在导电沟道，因而漏、源之间不管加何种极性的电压．总有id＝0，故称之为增强型管； 当VGS增大时，由于铝栅极与P型衬底以SiO2为介质形成电容器，衬底靠近SiO2层一侧感应出负电荷，形成反型层； VGS愈大，反型层将愈厚愈长；当VGS增大到某一个开启电压UT；沟道将两个N＋区连接起来，就形成