第1个回答 2022-10-28
IGBT是1980年代中期所发展起来的一种新型的复合元件，它综合了金氧半场效电晶体(MOSFET)与功率电晶体(GTR)的优点，故具有较佳的特性，与更广泛的应用范围。目前其电压与电流发展的等级已经可以达到6500V/2400A，开关切换时间40ns，工作频率40kHz，仍持续改进中。这些优越的特性使其成为大功率电力电子装置的理想功率元件，并常应用于马达驱动之中。 2. 基本结构 IGBT之基本结构是由一功率型场效电晶体与双极性电晶体组合而成，最大的不同之处是IGBT比功率型场效电晶体多一层P+注入区，从而形成一大面积的P+N接面J1，如此便使得IGBT导通时可由P+注入区向N极发射少数载流子(电洞)，对漂移区电导率进行调整控制，因此IGBT具备甚强的电流控制能力。 介于P+注入区与N-漂移区之间的N+层称为缓冲区。缓冲区之有无与大小可影响不同特性的IGBT，有N+缓冲区的称为非对称型IGBT，亦称穿通型IGBT；它具有正向压降小、关断时间短与关断时尾部电流小等优点，但反向阻断时间相对较弱。而无N+缓冲区则称为对称型IGBT，也称为非穿通型IGBT；其具有较强的正反向阻断能力，但其特性却远不及非对称型IGBT。图1表示IGBT的单体结构，一个实用的IGBT应由许多单体组成，故其是一种功率积体元件或模组。 图片参考：emotors.ncku.edu/motor_learn/e_news/030326/kip01 图1. IGBT基本结构图 3. 工作原理 简单来说，IGBT相当一个由场效电晶体驱动的厚基极PNP电晶体，其电路符号与等效电路如图2与图3所示。图3中RN为PNP电晶体基极内之控制电阻。从此图中可明显看出IGBT是由电晶体与场效电晶体组成的达零顿结构元件。因图中之电晶体为PNP型电晶体，场效电晶体为N通道场效电晶体，因此此种结构便称为N通道绝缘闸双极性电晶体，符号为N-IGBT；类似的还有P通道绝缘闸双极性电晶体，符号为P-IGBT。 图片参考：emotors.ncku.edu/motor_learn/e_news/030326/kip02 图2. 电路符号 图片参考：emotors.ncku.edu/motor_learn/e_news/030326/kip03 图3. N-IGBT等效电路 IGBT是一种场控元件，它的导通和关断由闸极与射极间的电压VGE来决定。当VGE为正且大于开启电压VGE(th)时，场效电晶体内形成通道并为PNP电晶体提供基极电流，进而使IGBT导通。此时，从P+区注入N-区的电洞对N-区进行电导控制，减小N-区的电阻RN，使高耐压的IGBT也具有很小的导通状态压降。当闸射极间不加信号或加反向电压时，场效电晶体内通道消失，PNP电晶体的基极电流被切断，IGBT即关断。由此可知，IGBT的驱动原理与场效电晶体基本上相同。 <一>. GTO之构造与特性: 1.GTO的基本构造与电路符号 GTO全名(Gate Turn - Off Switch)具有开关机能的电力用半导体元件，称为电力切换元件，为闸极电流控制元件，是一种双稳态半导体开关元件。 <二>. GTO的特性: 1.GTO在外型与特性上与SCR有许多类似的地方，均 为三端装置，且GTO与SCR在闸极施以正极性电压触发，即可将元件导通，但GTO的闸极特性要比SCR方便许多，因为只要GTO的闸极加上负极性电压触发，即可将GTO由导通变截止，而SCR在导通后，闸极却失去控制作用，这是GTO较SCR优良的地方，因此设计电路时方便不少。 2.虽然GTO的触发特性，较SCR方便许多，具有正脉波触发导通
负脉波触发截止；但是GTO的闸极激发电流却远较SCR为大，若以相同额定电流量来比较，若SCR 30uA的闸极激发电流，而GTO则需要200uA以上的闸极电流才能动作。 3.GTO的转换特性(switching)良好，装置效率较高，优于SCR。TURN ON的时间与SCR大致上是相同的(约为1us左右)；但在 TURN OFF的时间上，GTO只需要1us左右的，但是SCR则需要5us - 30 us，较SCR TURN OFF的时间快很多。因此GTO的转换特性，适合应用在高速转换电路设计上。(上述turn on
turn off时间会依容量大小而不同) 4.脉波调变控制较容易，输出波形容易改善。 5.GTO截止时，具有高准位的顺向电压阻隔能力，导通 时能容忍远超过额定平均电流的突波电流通过。 6.GTO具有再生性质(regenertive nature)，因此导通的 GTO，其闸极驱动功率较功率电晶体小，但是比SCR大些。 7.在早期GTO容量均不大，仅能做触发用，但目前已可做出大容量之GTO，其额定容量可高达2500V/2000 IGBT同GTO的分别
好
坏处??
参考: 天之心
THANKS