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什么是 IGBT?
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极 型晶体管,是由晶体三极管和 MOS 管组成的复合型半导体器 件。IGBT 作为新型电子半导体器件,具有输入阻抗高,电压控制 功耗低,控制电路简单,耐高压,承受电流大等特性,在各 种电子电路中获得极广泛的应用。
IGBT 的电路符号至今并未统一,画原理图时一般是借用三极 管、MOS 管的符号,这时可以从原理图上标注的型号来判断 是 IGBT 还是 MOS 管。 同时还要注意 IGBT 有没有体二极管,图上没有标出并不表 示一定没有,除非官方资料有特别说明,否则这个二极管都 是存在的。
IGBT 内部的体二极管并非寄生的,而是为了保护 IGBT 脆弱 的反向耐压而特别设置的,又称为 FWD(续流二极管)。 判断 IGBT 内部是否有体二极管也并不困难,可以用万用表 测量 IGBT 的 C 极和 E 极,如果 IGBT 是好的,C、E 两极测得 电阻值无穷大,则说明 IGBT 没有体二极管。 IGBT 非常适合应用于如交流电机、变频器、开关电源、照明 电路、牵引传动等领域。
IGBT 的理想等效电路如下图所示,IGBT 实际就是 MOSFET 和 晶体管三极管的组合,MOSFET 存在高压时导通电阻高的缺 点,但 IGBT 克服了这一缺点,在高压时 IGBT 仍具有较低的 导通电阻。
另外,相似功率容量的 IGBT 和 MOSFET,IGBT 的速度可能会 慢于 MOSFET,因为 IGBT 存在关断拖尾时间,由于 IGBT 关断 拖尾时间长,死区时间也要加长,从而会影响开关频率。 选择 MOS 管还是 IGBT?
在电路中,选用 MOS 管作为功率开关管还是选择 IGBT 管, 这是工程师常遇到的问题,如果从系统的电压、电流、切换 功率等因素作为考虑,可以总结出以下几点:
也可从下图看出两者使用的条件,阴影部分区域表示 MOSFET 和 IGBT 都可以选用,“?”表示当前工艺还无法达到的水 平。
总的来说,MOSFET 优点是高频特性好,可以工作频率可以达 到几百 kHz、上 MHz,缺点是导通电阻大在高压大电流场合 功耗较大;而 IGBT 在低频及较大功率场合下表现卓越,其 导通电阻小,耐压高。
MOSFET 应用于开关电源、镇流器、高频感应加热、高频逆变 焊机、通信电源等等高频电源领域;IGBT 集中应用于焊机、 逆变器、变频器、电镀电解电源、超音频感应加热等领域。
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