贵州代理SEMIKRON西门康IGBT模块

    西门康IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)结构和工作原理绝缘栅双极型晶体管是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)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。西门康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。在西门康IGBT得到大力发展之前，功率场效应管MOSFET被用于需要快速开关的中低压场合，晶闸管、GTO被用于中高压领域。MOSFET虽然有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好、驱动电路简单的优点;但是，在200V或更高电压的场合，MOSFET的导通电阻随着击穿电压的增加会迅速增加，使得其功耗大幅增加，存在着不能得到高耐压、大容量元件等缺陷。双极晶体管具有优异的低正向导通压降特性，虽然可以得到高耐压、大容量的元件，但是它要求的驱动电流大，控制电路非常复杂，而且交换速度不够快。 它与GTR的输出特性相似．也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性3部分。贵州代理SEMIKRON西门康IGBT模块

    不论漏极-源极电压VDS之间加多大或什么极性的电压，总有一个pn结处于反偏状态，漏、源极间没有导电沟道，器件无法导通。但如果VGS正向足够大，此时栅极G和衬底p之间的绝缘层中会产生一个电场，方向从栅极指向衬底，电子在该电场的作用下聚集在栅氧下表面，形成一个N型薄层(一般为几个nm)，连通左右两个N+区，形成导通沟道，如图中黄域所示。当VDS＞0V时，N-MOSFET管导通，器件工作。了解完以PNP为例的BJT结构和以N-MOSFET为例的MOSFET结构之后，我们再来看IGBT的结构图↓IGBT内部结构及符号黄块表示IGBT导通时形成的沟道。首先看黄色虚线部分，细看之下是不是有一丝熟悉之感？这部分结构和工作原理实质上和上述的N-MOSFET是一样的。当VGE>0V，VCE>0V时，IGBT表面同样会形成沟道，电子从n区出发、流经沟道区、注入n漂移区，n漂移区就类似于N-MOSFET的漏极。蓝色虚线部分同理于BJT结构，流入n漂移区的电子为PNP晶体管的n区持续提供电子，这就保证了PNP晶体管的基极电流。我们给它外加正向偏压VCE，使PNP正向导通，IGBT器件正常工作。这就是定义中为什么说IGBT是由BJT和MOSFET组成的器件的原因。此外，图中我还标了一个红色部分。 福建哪里有SEMIKRON西门康IGBT模块厂家直销封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上。

    TC=℃）------通态平均电流VTM=V-----------通态峰值电压VDRM=V-------------断态正向重复峰值电压IDRM=mA-------------断态重复峰值电流VRRM=V-------------反向重复峰值电压IRRM=mA------------反向重复峰值电流IGT=mA------------门极触发电流VGT=V------------门极触发电压执行标准：QB-02-091．晶闸管关断过电压（换流过电压、空穴积蓄效应过电压）及保护晶闸管从导通到阻断，线路电感（主要是变压器漏感LB）释放能量产生过电压。由于晶闸管在导通期间，载流子充满元件内部，在关断过程中，管子在反向作用下，正向电流下降到零时，元件内部残存着载流子。这些载流子在反向电压作用下瞬时出现较大的反向电流，使残存的载流子迅速消失，这时反向电流减小即diG/dt极大，产生的感应电势很大，这个电势与电源串联，反向加在已恢复阻断的元件上，可导致晶闸管反向击穿。这就是关断过电压（换相过电压）。数值可达工作电压的5~6倍。保护措施：在晶闸管两端并接阻容吸收电路。2．交流侧过电压及其保护由于交流侧电路在接通或断开时出现暂态过程，会产生操作过电压。高压合闸的瞬间，由于初次级之间存在分布电容，初级高压经电容耦合到次级，出现瞬时过电压。

    该电场会阻止P区空穴继续向N区扩散。倘若我们在发射结添加一个正偏电压（p正n负），来减弱内建电场的作用，就能使得空穴能继续向N区扩散。扩散至N区的空穴一部分与N区的多数载流子——电子发生复合，另一部分在集电结反偏（p负n正）的条件下通过漂移抵达集电极，形成集电极电流。值得注意的是，N区本身的电子在被来自P区的空穴复合之后，并不会出现N区电子不够的情况，因为b电极（基极）会提供源源不断的电子以保证上述过程能够持续进行。这部分的理解对后面了解IGBT与BJT的关系有很大帮助。MOSFET：金属-氧化物-半导体场效应晶体管，简称场效晶体管。内部结构（以N-MOSFET为例）如下图所示。MOSFET内部结构及符号在P型半导体衬底上制作两个N+区，一个称为源区，一个称为漏区。漏、源之间是横向距离沟道区。在沟道区的表面上，有一层由热氧化生成的氧化层作为介质，称为绝缘栅。在源区、漏区和绝缘栅上蒸发一层铝作为引出电极，就是源极(S)、漏极(D)和栅极(G)。上节我们提到过一句，MOSFET管是压控器件，它的导通关断受到栅极电压的控制。我们从图上观察，发现N-MOSFET管的源极S和漏极D之间存在两个背靠背的pn结，当栅极-源极电压VGS不加电压时。 兼有金氧半场效晶体管的高输入阻抗和电力晶体管的低导通压降两方面的优点。

    但在中MOSFET及IGBT主流器件市场上，90％主要依赖进口，基本被国外欧美、日本企业垄断。国外企业如英飞凌、ABB、三菱等厂商研发的IGBT器件产品规格涵盖电压600V-6500V，电流2A-3600A，已形成完善的IGBT产品系列。英飞凌、三菱、ABB在1700V以上电压等级的工业IGBT领域占优势；在3300V以上电压等级的高压IGBT技术领域几乎处于垄断地位。在大功率沟槽技术方面，英飞凌与三菱公司处于国际水平。西门康、仙童等在1700V及以下电压等级的消费IGBT领域处于优势地位。尽管我国拥有大的功率半导体市场，但是目前国内功率半导体产品的研发与国际大公司相比还存在很大差距，特别是IGBT等器件差距更加明显。技术均掌握在发达国家企业手中，IGBT技术集成度高的特点又导致了较高的市场集中度。跟国内厂商相比，英飞凌、三菱和富士电机等国际厂商占有的市场优势。形成这种局面的原因主要是：1、国际厂商起步早，研发投入大，形成了较高的壁垒。2、国外制造业水平比国内要高很多，一定程度上支撑了国际厂商的技术优势。中国功率半导体产业的发展必须改变目前技术处于劣势的局面，特别是要在产业链上游层面取得突破，改变目前功率器件领域封装强于芯片的现状。总的来说。 反之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使IGBT关断。贵州代理SEMIKRON西门康IGBT模块

IGBT在开通过程中，大部分时间是作为MOSFET来运行的。贵州代理SEMIKRON西门康IGBT模块

    少数载流子）对N-区进行电导调制，减小N-区的电阻RN，使高耐压的IGBT也具有很小的通态压降。当栅射极间不加信号或加反向电压时，MOSFET内的沟道消失，PNP型晶体管的基极电流被切断，IGBT即关断。由此可知，IGBT的驱动原理与MOSFET基本相同。①当UCE为负时：J3结处于反偏状态，器件呈反向阻断状态。②当uCE为正时：UC<UTH，沟道不能形成，器件呈正向阻断状态；UG>UTH，绝缘门极下形成N沟道，由于载流子的相互作用，在N-区产生电导调制，使器件正向导通。1)导通IGBT硅片的结构与功率MOSFET的结构十分相似，主要差异是JGBT增加了P+基片和一个N+缓冲层(NPT-非穿通-IGBT技术没有增加这个部分)，其中一个MOSFET驱动两个双极器件（有两个极性的器件）。基片的应用在管体的P、和N+区之间创建了一个J，结。当正栅偏压使栅极下面反演P基区时，一个N沟道便形成，同时出现一个电子流，并完全按照功率MOSFET的方式产生一股电流。如果这个电子流产生的电压在，则J1将处于正向偏压，一些空穴注入N-区内，并调整N-与N+之间的电阻率，这种方式降低了功率导通的总损耗，并启动了第二个电荷流。的结果是在半导体层次内临时出现两种不同的电流拓扑：一个电子流（MOSFET电流）。 贵州代理SEMIKRON西门康IGBT模块