igbt是一种新型的半导体器件,自从问世以来在自动控制领域,诸如各类变频器、自动化设备、航天科技领域、电动汽车、高铁、煤矿电力、逆变器、电焊机、电影放映机以及大型医疗设备等都使用这个器件。
在家电行业从高档自动电饭煲、电磁炉、变频空调机、调温养生壶、高档调温电磁锅等等都离不开igbt这个半导体器件。
igbt究竟是个什么神奇的半导体器件,竟然能够在这么多的领域得到广泛的应用?
igbt
把交流电变成直流电,这个过程称为:整流。整流技术早在八十年代已经基本成熟。把直流电变成交流电,这一过程称为:逆变。
早在八十年代逆变技术依靠的是可控硅,俗称的晶闸管。其原理是将一直流电源加在可控硅的阳极和阴极上,通过另一个触发电路加在可控硅的控制集上,通过调整可控硅控制极上的导通时间,来决定直流电的通断,从而实现把直流电变成交流电的逆变。
另一个方案是将直流电加在晶体三极管上,俗称开关管。将直流电压加在开关管的集电极和发射极上,通过调节基极上的电位,来控制开关管的导通与关闭,从而实现把直流变成交流的逆变过程。
无论是可控硅技术还是开关管通断,都由于这些器件存在着自身电阻大即饱和压降大等特点,因为饱和压降是指在接通电路时自身会产生很大的电压降,随之带来的是产生大量的热,同时也因为开关三极管的输入电阻小,需要很大的激励和推动电流,所以无论是可控硅还是开关三极管,对前一级电路有着很高的要求。由于半导体材料自身的特性,即输入电阻小,饱和压降大的缺陷,使得在大功率输出方面限制了其应用范围。所以在很长的一段时间内,电流的逆变技术没有取得大的突破。
在八十年代后期,一只新型半导体器件横空出世,一举解决了前面出现的这些问题,这只半导体器件具有输入阻抗高,输出阻抗低的特点,克服了先前半导体的缺陷,这个半导体器件就是igbt。
igbt
实质上igbt可以理解为是一个复合三极管,前端是一个场效应绝缘栅三极管即mos管,在mos后端接入一个PNP半导体管。MOS三极管具有输入阻抗大,PNP管具有输出电阻、饱和压降小的特点,这两个特点对半导体器件来讲至关重要,组合后的等效电路如下图所示。
IGBT等效电路
在jpdgd的控制栅极G上施加一个很微弱的电位,就可以控制其导通和关闭。末端是由一个pnp型三极管,该管具有饱和压降小,即自身电阻小,产生的热量也很少。由于这个复合三极管的特殊优势,解决了先前半导体器件不能解决的问题,所以一问世便得到了广泛的