igbt模块 -ag尊龙app

　　ag尊龙app-kb88凯时官网登录igbt(insulated gate bipolar transistor)，绝缘栅ag尊龙app-kb88凯时官网登录，是由bjt(双极型三极管)和mos()组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有mosfet的高输入阻抗和gtr的低导通压降两方面的优点。gtr饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;mosfet驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。igbt综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600v及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 图1所示为一个n 沟道增强型ag尊龙app-kb88凯时官网登录结构， n 区称为源区，附于其上的电极称为源极。n 区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的p 型区（包括p 和p 一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（ subchannel region ）。而在漏区另一侧的p 区称为漏注入区（ drain injector ），它是igbt 特有的ag尊龙app-kb88凯时官网登录，与漏区和亚沟道区一起形成pnp 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。 igbt 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给pnp 晶体管提供基极电流，使igbt 导通。反之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使igbt 关断。igbt 的驱动方法和mosfet 基本相同，只需控制输入极n一沟道mosfet ，所以具有高输入阻抗特性。当mosfet 的沟道形成后，从p 基极注入到n 一层的空穴（少子），对n 一层进行电导调制，减小n 一层的电阻，使igbt 在高电压时，也具有低的通态电压。

igbt模块的选择

　　igbt模块的电压规格与所使用装置的输入电源即试电电源电压紧密相关。其相互关系见下表。使用中当igbt模块集电极电流增大时，所产生的额定损耗亦变大。同时，开关损耗增大，使原件发热加剧，因此，选用igbt模块时额定电流应大于负载电流。特别是用作高频开关时，由于开关损耗增大，发热加剧，选用时应该降等使用。

使用中的注意事项

　　由于igbt模块为mosfet结构，igbt的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。由于此氧化膜很薄，其击穿电压一般达到20～30v。因此因静电而导致栅极击穿是igbt失效的常见原因之一。因此使用中要注意以下几点： 　　在使用模块时，尽量不要用手触摸驱动端子部分，当必须要触摸模块端子时，要先将人体或衣服上的静电用大电阻接地进行放电后，再触摸； 在用导电材料连接模块驱动端子时，在配线未接好之前请先不要接上模块； 尽量在底板良好接地的情况下操作。 在应用中有时虽然保证了栅极驱动电压没有超过栅极最大额定电压，但栅极连线的寄生电感和栅极与集电极间的电容耦合，也会产生使氧化层损坏的振荡电压。为此，通常采用双绞线来传送驱动信号，以减少寄生电感。在栅极连线中串联小电阻也可以抑制振荡电压。 　　此外，在栅极—发射极间开路时，若在集电极与发射极间加上电压，则随着集电极电位的变化，由于集电极有漏电流流过，栅极电位升高，集电极则有电流流过。这时，如果集电极与发射极间存在高电压，则有可能使igbt发热及至损坏。 　　在使用igbt的场合，当栅极回路不正常或栅极回路损坏时(栅极处于开路状态)，若在主回路上加上电压，则igbt就会损坏，为防止此类故障，应在栅极与发射极之间串接一只10kω左右的电阻。 　　在安装或更换igbt模块时，应十分重视igbt模块与散热片的接触面状态和拧紧程度。为了减少接触热阻，最好在散热器与igbt模块间涂抹导热硅脂。一般散热片底部安装有散热风扇，当散热风扇损坏中散热片散热不良时将导致igbt模块发热，而发生故障。因此对散热风扇应定期进行检查，一般在散热片上靠近igbt模块的地方安装有温度感应器，当温度过高时将报警或停止igbt模块工作。

保管时的注意事项

　　一般保存igbt模块的场所，应保持常温常湿状态，不应偏离太大。常温的规定为5～35℃ ，常湿的规定在45～75%左右。在冬天特别干燥的地区，需用加湿机加湿; 尽量远离有腐蚀性气体或灰尘较多的场合； 在温度发生急剧变化的场所igbt模块表面可能有结露水的现象，因此igbt模块应放在温度变化较小的地方； 保管时，须注意不要在igbt模块上堆放重物； 装igbt模块的容器，应选用不带静电的容器。 　　igbt模块由于具有多种优良的特性，使它得到了快速的发展和普及，已应用到电力电子的各方各面。因此熟悉igbt模块性能，了解选择及使用时的注意事项对实际中的应用是十分必要的。

发展历史

　　1979年，mos栅功率开关器件作为igbt概念的先驱即已被介绍到世间。这种器件表现为一个类晶闸管的结构（p-n-p-n四层组成），其特点是通过强碱湿法刻蚀工艺形成了v形槽栅。 　　80年代初期，用于功率mosfet制造技术的dmos（双扩散形成的金属-氧化物-半导体）工艺被采用到igbt中来。[2]在那个时候，硅芯片的结构是一种较厚的npt（非穿通）型设计。后来，通过采用pt（穿通）型结构的方法得到了在参数折衷方面的一个显著改进，这是随着硅片上外延的技术进步，以及采用对应给定阻断电压所设计的n 缓冲层而进展的[3]。几年当中，这种在采用pt设计的外延片上制备的dmos平面栅结构，其设计规则从5微米先进到3微米。 　　90年代中期，沟槽栅结构又返回到一种新概念的igbt，它是采用从大规模集成（lsi）工艺借鉴来的硅干法刻蚀技术实现的新刻蚀工艺，但仍然是穿通（pt）型芯片结构。[4]在这种沟槽结构中，实现了在通态电压和关断时间之间折衷的更重要的改进。 　　硅芯片的重直结构也得到了急剧的转变，先是采用非穿通（npt）结构，继而变化成弱穿通（lpt）结构，这就使安全工作区（soa）得到同表面栅结构演变类似的改善。 　　这次从穿通（pt）型技术先进到非穿通（npt）型技术，是最基本的，也是很重大的概念变化。这就是：穿通（pt）技术会有比较高的载流子注入系数，而由于它要求对进行控制致使其输运效率变坏。另一方面，非穿通（npt）技术则是基于不对少子寿命进行杀伤而有很好的输运效率，不过其载流子注入系数却比较低。进而言之，非穿通（npt）技术又被软穿通（lpt）技术所代替，它类似于某些人所谓的“软穿通”（spt）或“电场截止”（fs）型技术，这使得“成本—性能”的综合效果得到进一步改善。 　　1996年，cstbt（载流子储存的沟槽栅双极晶体管）使第5代igbt模块得以实现[6]，它采用了弱穿通（lpt）芯片结构，又采用了更先进的宽元胞间距的设计。目前，包括一种“反向阻断型”（逆阻型）功能或一种“反向导通型”（逆导型）功能的igbt器件的新概念正在进行研究，以求得进一步优化。 　　igbt功率模块采用ic驱动，各种驱动保护电路，高性能igbt芯片，新型封装技术，从复合功率模块pim发展到ag尊龙app-kb88凯时官网登录ipm、电力电子积木pebb、电力模块ipem。pim向高压大电流发展，其产品水平为1200—1800a/1800—3300v，ipm除用于变频调速外，600a/2000v的ipm已用于电力机车vvvf逆变器。平面低电感封装技术是大电流igbt模块为有源器件的pebb，用于舰艇上的导弹发射装置。ipem采用共烧瓷片多芯片模块技术组装pebb，大大降低电路接线电感，提高系统效率，现已开发成功第二代ipem，其中所有的无源元件以埋层方式掩埋在衬底中。智能化、模块化成为igbt发展热点。 　　现在,大电流高电压的igbt已模块化,它的ag尊龙app-kb88凯时官网登录除上面介绍的由分立元件构成之外,现在已制造出集成化的igbt专用驱动电路.其性能更好,整机的可靠性更高及体积更小。