IGBT的结构原理及特性.ppt

现代电力电子技术 ——3.5 绝缘栅双极晶体管（IGBT） 第一页，编辑于星期三：一点 二分。 CONTENT IGBT的基本结构和工作原理 3.5.1 IGBT的工作特性 3.5.2 IGBT的主要参数 3.5.3 第二页，编辑于星期三：一点 二分。 1 IGBT简介 IGBT，绝缘栅双极晶体管（ Insulated Gate Bipolar Transistor ），它是由BJT（双极结型晶体管）和MOSFET（绝缘栅型场效应管）组合而成的全控型、电压驱动型半导体器件。 BJT（Bipolar Junction Transistor）双极结型晶体管主要特征是：耐压高、电流大、开关特性好。 缺点：驱动功率大、驱动电路复杂、开关速度慢。 MOSFET绝缘栅型场效应管主要特征是：驱动电路简单，所需要的驱动功率小；开关速度快、工作频率高。 缺点：电流容量小、耐压低 第三页，编辑于星期三：一点 二分。 英飞凌IGBT 三菱IGBT IGBT被广泛用于电动汽车、新能源装备、智能电网、轨道交通、和航空航天等领域，IGBT是能源变换和传输的最核心器件，俗称电力电子装置的CPU，是目前最先进、应用最广泛的第三代半导体器件，作为国家战略新兴产业，IGBT在涉及国家经济安全、国防安全等领域占据重要地位。 第四页，编辑于星期三：一点 二分。 2 IGBT的国内外研究现状 纵观全球市场，IGBT主要供应厂商基本是欧美及几家日本公司，它们代表着目前IGBT技术的最高水平，包括德国英飞凌、瑞士ABB、美国IR、飞兆以及日本三菱、东芝、富士等公司。在高电压等级 领域（3300V以上）更是完全由其中几家公司所控制，在大功率沟槽技术方面，英飞凌与三菱公司处于国际领先水平。这些公司不仅牢牢控制着市场，还在技术上拥有大量的专利。 国外 第五页，编辑于星期三：一点 二分。 近几年，国内IGBT技术发展也比较快，国外厂商垄断逐渐被打破，已取得一定的突破，国内IGBT行业近几年的发展大事记： （1）2011年12月，北车西安永电成为国内第一个、世界第四个能够封装6500V以上IGBT产品的企业。 （2）2013年9月，中车西安永电成功封装国内首件自主设计生产的50A/3300V IGBT芯片； （3）2014年6月，中车株洲时代推出全球第二条、国内首条8英寸IGBT芯片专业生产线投入使用； （4）2015年10月，中车永电/上海先进联合开发的国内首个具有完全知识产权的6500V高铁机车用IGBT芯片通过高铁系统上车试验； （5）2016年5月，华润上华/华虹宏力基于6英寸和8英寸的平面型和沟槽型1700V、 2500V和3300V IGBT芯片已进入量产。 国内 第六页，编辑于星期三：一点 二分。 1 　ＩＧＢＴ的基本结构 三端器件：栅极G、集电极C、发射极E。 IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号 a) 内部结构示意图 b) 简化等效电路 c) 电气图形符号 第七页，编辑于星期三：一点 二分。 ２　ＩＧＢＴ的工作原理 ＩＧＢＴ的驱动原理与电力ＭＯＳＦＥＴ基本相同，是一种场控器件，其开通和关断由栅射极电压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。 第八页，编辑于星期三：一点 二分。 1 静态特性 图 IGBT的转移特性和输出特性 a) 转移特性 b) 输出特性 第九页，编辑于星期三：一点 二分。 ? ? 第十页，编辑于星期三：一点 二分。 ２　动态特性 IGBT的开关特性 第十一页，编辑于星期三：一点 二分。