圖1所示為一個N溝道增強(qiáng)型絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu)，N+區(qū)稱為源區(qū)，附于其上的電極稱為源極。N+區(qū)稱為漏區(qū)。器件的控制區(qū)為柵區(qū)，附于其上的電極稱為柵極。溝道在緊靠柵區(qū)邊界形成。在漏、源之間的P型區(qū)（包括P+和P一區(qū)）（溝道在該區(qū)域形成），稱為亞溝道區(qū)（Subchannelregion）。而在漏區(qū)另一側(cè)的P+區(qū)稱為漏注入?yún)^(qū)（Draininjector），它是IGBT特有的功能區(qū)，與漏區(qū)和亞溝道區(qū)一起形成PNP雙極晶體管，起發(fā)射極的作用，向漏極注入空穴，進(jìn)行導(dǎo)電調(diào)制，以降低器件的通態(tài)電壓。附于漏注入?yún)^(qū)上的電極稱為漏極。IGBT的開關(guān)作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP晶體管提供基極電流，使IGBT導(dǎo)通。反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流，使IGBT關(guān)斷。IGBT的驅(qū)動方法和MOSFET基本相同，只需控制輸入極N一溝道MOSFET，所以具有高輸入阻抗特性。當(dāng)MOSFET的溝道形成后，從P+基極注入到N一層的空穴（少子），對N一層進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制，減小N一層的電阻，使IGBT在高電壓時，也具有低的通態(tài)電壓。IGBT和可控硅區(qū)別IGBT與晶閘管1.整流元件（晶閘管）簡單地說：整流器是把單相或三相正弦交流電流通過整流元件變成平穩(wěn)的可調(diào)的單方向的直流電流。其實(shí)現(xiàn)條件主要是依靠整流管。交流380V供電，使用1200V的IGBT。山東SKM300GB12T4IGBT模塊品質(zhì)優(yōu)異
晶閘管等元件通過整流來實(shí)現(xiàn)。除此之外整流器件還有很多，如：可關(guān)斷晶閘管GTO，逆導(dǎo)晶閘管，雙向晶閘管，整流模塊，功率模塊IGBT，SIT，MOSFET等等，這里只探討晶閘管。晶閘管又名可控硅，通常人們都叫可控硅。是一種功率半導(dǎo)體器件，由于它效率高，控制特性好，壽命長，體積小等優(yōu)點(diǎn)，自上個世紀(jì)六十長代以來，獲得了迅猛發(fā)展，并已形成了一門的學(xué)科?！熬чl管交流技術(shù)”。晶閘管發(fā)展到，在工藝上已經(jīng)非常成熟，品質(zhì)更好，成品率大幅提高，并向高壓大電流發(fā)展。目前國內(nèi)晶閘管大額定電流可達(dá)5000A，國外更大。我國的韶山電力機(jī)車上裝載的都是我國自行研制的大功率晶閘管。晶閘管的應(yīng)用：一、可控整流如同二極管整流一樣，可以把交流整流為直流，并且在交流電壓不變的情況下，方便地控制直流輸出電壓的大小即可控整流，實(shí)現(xiàn)交流——可變直流二、交流調(diào)壓與調(diào)功利用晶閘管的開關(guān)特性代替老式的接觸調(diào)壓器、感應(yīng)調(diào)壓器和飽和電抗器調(diào)壓。為了消除晶閘管交流調(diào)壓產(chǎn)生的高次諧波，出現(xiàn)了一種過零觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載交流功率的無級調(diào)節(jié)即晶閘管調(diào)功器。交流——可變交流。三、逆變與變頻直流輸電：將三相高壓交流整流為高壓直流，由高壓直流遠(yuǎn)距離輸送以減少損耗。山東SKM300GB12T4IGBT模塊品質(zhì)優(yōu)異6單元的三項(xiàng)全橋IGBT拓?fù)?以FS開頭。
很難裝入PEARSON探頭，更多的采用Rogowski-coil。需要注意的是Rogowski-coil的延時會比較大，而且當(dāng)電流變化率超過3600A/μs時，Rogowski-coil會有比較明顯的誤差。關(guān)于測試探頭和延時匹配也可同儀器廠家確認(rèn)。圖3-1IGBT關(guān)斷過程DUT：FF600R12ME4;CH2（綠色）-VGE，CH3（藍(lán)色）-ce，CH4（紅色）-Ic圖3-2IGBT開通過程首先固定電壓和溫度，在不同的電流下測試IGBT的開關(guān)損耗，可以得出損耗隨電流變化的曲線，并且對曲線進(jìn)行擬合，可以得到損耗的表達(dá)式。該系統(tǒng)的直流母線電壓小為540V，高為700V。而系統(tǒng)的IGBT的結(jié)溫的設(shè)計(jì)在125℃和150℃之間。分別在540V和700V母線電壓，及125℃和150℃結(jié)溫下重復(fù)上述測試，可以得到一系列曲線，如圖4所示。圖4：在不同的電流輸入條件下，以電壓和溫度為給定條件的IGBT的開關(guān)損耗曲線依據(jù)圖4給出的損耗測試曲線，可以依據(jù)線性等效的方法得到IGBT的開通損耗和關(guān)斷損耗在電流，電壓，結(jié)溫下的推導(dǎo)公式。同理也可以得到Diode在給定系統(tǒng)的電壓，電流，結(jié)溫設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的反向恢復(fù)損耗的推導(dǎo)公式：圖5：在不同的電流輸入條件下。
IGBT模塊的結(jié)溫控制對于延長模塊的壽命具有重要意義。4.溫度對模塊的安全性的影響IGBT模塊的結(jié)溫升高會導(dǎo)致模塊的安全性下降。當(dāng)結(jié)溫超過一定溫度時，模塊內(nèi)部元器件會出現(xiàn)失效現(xiàn)象，從而導(dǎo)致模塊的短路或開路，總之，IGBT模塊結(jié)溫的變化對模塊的電性能、可靠性、壽命和安全性等多個方面都會產(chǎn)生影響。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要對IGBT模塊的結(jié)溫進(jìn)行控制，以保證模塊的正常工作和長期穩(wěn)定性。對設(shè)備和人員的安全造成威脅。IGBT的額定電壓要求高于直流母線電壓的兩倍Infineon也有大功率的3300V，4500V，6500V的IGBT可供選擇，一般用于機(jī)車牽引和電力系統(tǒng)中。
一、IGBT是什么IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大;MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。通俗來講:IGBT是一種大功率的電力電子器件，是一個非通即斷的開關(guān)，IGBT沒有放大電壓的功能，導(dǎo)通時可以看做導(dǎo)線，斷開時當(dāng)做開路。三大特點(diǎn)就是高壓、大電流、高速。二、IGBT模塊IGBT是InsulatedGateBipolarTransistor（絕緣柵雙極型晶體管）的縮寫，IGBT是由MOSFET和雙極型晶體管復(fù)合而成的一種器件，其輸入極為MOSFET，輸出極為PNP晶體管，它融和了這兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，既具有MOSFET器件驅(qū)動功率小和開關(guān)速度快的優(yōu)點(diǎn)，又具有雙極型器件飽和壓降低而容量大的優(yōu)點(diǎn)，其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十kHz頻率范圍內(nèi)。第四代IGBT能耐175度的極限高溫。山東SKM300GB12T4IGBT模塊品質(zhì)優(yōu)異
大家選擇的時候，盡量選擇新一代的IGBT，芯片技術(shù)有所改進(jìn)，IGBT的內(nèi)核溫度將有很大的提升。山東SKM300GB12T4IGBT模塊品質(zhì)優(yōu)異
有無緩沖區(qū)決定了IGBT具有不同特性。有N*緩沖區(qū)的IGBT稱為非對稱型IGBT，也稱穿通型IGBT。它具有正向壓降小、犬?dāng)鄷r間短、關(guān)斷時尾部電流小等優(yōu)點(diǎn)，但其反向阻斷能力相對較弱。無N-緩沖區(qū)的IGBT稱為對稱型IGBT，也稱非穿通型IGBT。它具有較強(qiáng)的正反向阻斷能力，但它的其他特性卻不及非對稱型IGBT。如圖2-42(b)所示的簡化等效電路表明，IGBT是由GTR與MOSFET組成的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中的部分是MOSFET驅(qū)動，另一部分是厚基區(qū)PNP型晶體管。五、IBGT的工作原理簡單來說，IGBT相當(dāng)于一個由MOSFET驅(qū)動的厚基區(qū)PNP型晶體管，它的簡化等效電路如圖2-42(b)所示，圖中的RN為PNP晶體管基區(qū)內(nèi)的調(diào)制電阻。從該等效電路可以清楚地看出，IGBT是用晶體管和MOSFET組成的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)的復(fù)合器件。岡為圖中的晶體管為PNP型晶體管，MOSFET為N溝道場效應(yīng)晶體管，所以這種結(jié)構(gòu)的IGBT稱為N溝道IIGBT，其符號為N-IGBT。類似地還有P溝道IGBT，即P-IGBT。IGBT的電氣圖形符號如圖2-42(c)所示。IGBT是—種場控器件，它的開通和關(guān)斷由柵極和發(fā)射極間電壓UGE決定，當(dāng)柵射電壓UCE為正且大于開啟電壓UCE（th）時，MOSFET內(nèi)形成溝道并為PNP型晶體管提供基極電流進(jìn)而使IGBT導(dǎo)通，此時，從P+區(qū)注入N-的空穴。山東SKM300GB12T4IGBT模塊品質(zhì)優(yōu)異