淺析IGBT及其工作原理

發(fā)布時(shí)間：2022-07-29

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作為半導(dǎo)體行業(yè)的細(xì)分領(lǐng)域，功率半導(dǎo)體的重要性不容忽視，而IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)是新一代功率半導(dǎo)體器件的中流砥柱。那我們耳熟能詳?shù)腎GBT到底是什么呢？估計(jì)大部分小伙伴就不太清楚了。下面就由巨新科小編帶大家簡(jiǎn)單了解一下IGBT。

一：什么是IGBT？

所謂IGBT 其實(shí)便是絕緣柵雙極晶體管的一種簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的器件，可用于多種電子設(shè)備中的高效快速開(kāi)關(guān)的場(chǎng)景中。通常主要用于放大器以及一些通過(guò)脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 切換/處理復(fù)雜的波形。

為了方便理解，我們可以把IGBT看作我們很熟悉的BJT和MOS管的融合體。所以，不難看出，IGBT具有BJT的輸入特性和MOS管的輸出特性。但是與BJT或MOS管相比，絕緣柵雙極型晶體管IGBT的優(yōu)勢(shì)便在于它提供了一個(gè)比標(biāo)準(zhǔn)雙極型晶體管更大的功率增益，以及更高的工作電壓和更低的MOS管輸入損耗。所以，IGBT往往有著更好的工作特性。

就像上面說(shuō)的 IGBT 是 BJT 和 MOS管的融合集成體，所以IGBT 的符號(hào)也相同。如下圖所示：可以看到輸入側(cè)是具有柵極端子的 MOS管，輸出側(cè)是具有集電極和發(fā)射極的 BJT。集電極和發(fā)射極是導(dǎo)通端子，柵極是控制開(kāi)關(guān)操作的控制端子。

IGBT的電路符號(hào)與等效電路圖

二：IGBT工作原理

現(xiàn)在我們來(lái)談?wù)処GBT的一個(gè)工作原理，其實(shí)很簡(jiǎn)單，與我們熟悉的 BJT 、MOS管類(lèi)似：

IGBT 的工作原理其實(shí)是通過(guò)不斷啟用和停用其柵極端子來(lái)開(kāi)啟、關(guān)閉實(shí)現(xiàn)的。

如果正輸入的電壓通過(guò)柵極，發(fā)射器就會(huì)保持驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)啟。另一方面，如果 IGBT 的柵極端的電壓為零或者為負(fù)時(shí)，則就會(huì)關(guān)閉電路應(yīng)用。

正如我們所了解的，由于 IGBT 既可用作 BJT 又可用作 MOS管，因此它實(shí)現(xiàn)的放大量是其輸出信號(hào)和控制輸入信號(hào)之間的比率，這也是我們?yōu)槭裁丛谝恍┫鄬?duì)較高電流的應(yīng)用場(chǎng)景中往往選用IGBT的一個(gè)主要原因。

下面我們?cè)敿?xì)做一個(gè)對(duì)比：相對(duì)于傳統(tǒng)的 BJT，我們知道增益量與輸出電流與輸入電流的比率大致相同，我們可以將其稱(chēng)為 Beta 并表示為 β。

對(duì)于 MOS管，由于沒(méi)有輸入電流，所以柵極端子是主通道承載電流的隔離。通常我們是通過(guò)將輸出電流變化除以輸入電壓變化來(lái)確定 IGBT 的增益。

以上便是對(duì)IGBT的一個(gè)詳細(xì)介紹，其實(shí)現(xiàn)在的工業(yè)環(huán)境里，IGBT已經(jīng)得到了大量的運(yùn)用，希望通過(guò)以上的描述，能給讀者對(duì)IGBT有個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，在以后的運(yùn)用里能有所幫助。大家有什么問(wèn)題可以隨時(shí)聯(lián)系深圳市巨新科電子有限公司，我們隨時(shí)為您服務(wù)~