IGBT絕緣柵雙極型晶體管模塊是場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)和電力晶體管(GTR)相結(jié)合的產(chǎn)物。它具有輸入阻抗高、驅(qū)動(dòng)功率小、開(kāi)關(guān)損耗低、溫度特性好以及開(kāi)關(guān)頻率高等特點(diǎn)。它比GTR(或BJT)更為新穎。IGBT模塊的擊穿電壓已達(dá)到1200V,集電極最大飽和電流已超過(guò)1500A,最高工作頻率可達(dá)30~40kHz,以IGBT為逆變器件的變頻器的載波頻率一般都在10kHz以上,故電動(dòng)機(jī)的電流波形比較平滑,電磁噪聲很小。缺點(diǎn)是斷態(tài)時(shí)的擊穿電壓較低(最大約3.3kV),功耗較大,電路較復(fù)雜。
IGBT測(cè)試方法
IGBT是通過(guò)柵極驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)控制的開(kāi)關(guān)晶體管,廣泛用于變頻器中作為直流逆變成交流的電力電子元件。IGBT管的結(jié)構(gòu)和工作原理與場(chǎng)效應(yīng)晶體管(通常稱為MOSFET管)相似。IGBT管的符號(hào)如圖2所示。G為柵極,C為集電極,E為發(fā)射極。
萬(wàn)用表測(cè)試IGBT管的方法如下:
(1)確定三個(gè)電極假定管子是好的,先確定柵極G。將萬(wàn)用表打到R×10kΩ擋,若測(cè)量到某一極與其他兩極電阻值為無(wú)窮大,而調(diào)換表筆后測(cè)得該極與其他兩極電阻值為無(wú)窮大,則可判斷此極為柵極(G)。再測(cè)量其余兩極。若測(cè)得電阻值為無(wú)窮大,而調(diào)換表筆后測(cè)得電阻值較小,此時(shí)紅表筆(實(shí)為負(fù)極)接的為集電極(C),黑表筆(實(shí)為正極)接的為發(fā)射極(E)。
(2)確定管子的好壞將萬(wàn)用表打到R×10kΩ擋,用黑表筆接C極,紅表筆接E極,此時(shí)萬(wàn)用表的指針在零位,用手指同時(shí)觸及一下G極和C極,萬(wàn)用表的指針擺向電阻值較小的方向(IGBT被觸發(fā)導(dǎo)通),并指示在某一位置再用手指同時(shí)觸及G極和E極,萬(wàn)用表的指針回零(IGBT被阻斷),即可判斷IGBT是好的。
如果不符合上述現(xiàn)象,則可判斷IGBT是壞的。用此立法也可測(cè)試功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(P-MOSFET)的好壞。
IGBT的主要參數(shù)
(1)集電極-發(fā)射極額定電壓UCES是IGBT在截止?fàn)顟B(tài)下集電極與發(fā)射極之間能夠承受的最大電壓,一般UCES小于或等于器件的雪崩擊穿電壓。
(2)柵極-發(fā)射極額定電壓UGE是IGBT柵極與發(fā)射極之間允許施加的最大電壓,通常為20V。柵極的電壓信號(hào)控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷,其電壓不可超過(guò)UGE。
(3)集電極額定電流IC是IGBT在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下,允許持續(xù)通過(guò)的最大電流。
(4)集電極-發(fā)射極飽和電壓UCE是IGBT在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下,集電極與發(fā)射極之間的電壓降。該值越小,則管子的功率損耗越小。
(5)開(kāi)關(guān)頻率在IGBT的使用說(shuō)明書(shū)中,開(kāi)關(guān)頻率是以開(kāi)通時(shí)間tON、下降時(shí)間t1和關(guān)斷時(shí)間tOFF給出的,根據(jù)這些參數(shù)可估算出IGBT的開(kāi)關(guān)頻率,一般可達(dá)30~40kHz。在變頻器中,實(shí)際使用的載波頻率大多在15kHz以下。
IGBT與mosfet的對(duì)比
輸出特性與轉(zhuǎn)移特性:
IGBT的伏安特性是指以柵極電壓VGE為參變量時(shí),集電極電流IC與集電極電壓VCE之間的關(guān)系曲線。IGBT的伏安特性與BJT的輸出特性相似,也可分為飽和區(qū)I、放大區(qū)II和擊穿區(qū)III三部分。IGBT作為開(kāi)關(guān)器件穩(wěn)態(tài)時(shí)主要工作在飽和導(dǎo)通區(qū)。IGBT的轉(zhuǎn)移特性是指集電極輸出電流IC與柵極電壓之間的關(guān)系曲線。它與MOSFET的轉(zhuǎn)移特性相同,當(dāng)柵極電壓VGE小于開(kāi)啟電壓VGE(th)時(shí),IGBT處于關(guān)斷狀態(tài)。在IGBT導(dǎo)通后的大部分集電極電流范圍內(nèi),IC與VGE呈線性關(guān)系。
IGBT與MOSFET的對(duì)比:
MOSFET全稱功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管。它的三個(gè)極分別是源極(S)、漏極(D)和柵極(G)。
主要優(yōu)點(diǎn):熱穩(wěn)定性好、安全工作區(qū)大。
缺點(diǎn):擊穿電壓低,工作電流小。
IGBT全稱絕緣柵雙極晶體管,是MOSFET和GTR(功率晶管)相結(jié)合的產(chǎn)物。它的三個(gè)極分別是集電極(C)、發(fā)射極(E)和柵極(G)。
特點(diǎn):擊穿電壓可達(dá)1200V,集電極最大飽和電流已超過(guò)1500A。由IGBT作為逆變器件的變頻器的容量達(dá)250kVA以上,工作頻率可達(dá)20kHz。
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