在通态中,IGBT 可按照“第一近似”和功率 MOSFET 驱动的 PNP 晶体管建模。假如阴极与阳极间压降不超过 0.7 V,即使栅信号使 MOSFET 沟道形成,集电极电流 IC 也无法流通。当沟道上电压大于 UGE-Uth 时电流处饱和状态、输出电阻无限大。
由于 IGBT 结构中含有一个双极 MOSFET 与一个功率 MOSFET,其温度特性取决于二者(属性上具有对比性)的净效率。功率 MOSFET 温度系数为正、双极温度系数为负,描述了 UCE(sat) 作为集电极电流函数在不同结温下的变化。当必须并联两个以上设备时,这个问题十分重要,只能按对应某一电流率的 UCE(sat) 选择并联设备解决。有时用 NPT 器件进行简易并联效果很好,但与电平和速度相同的 PT 器件相比,用 NPT 会造成压降增加。
(1)IGBT 的静态特性:转移特性——IC 与 UGE 的关系,与 MOSFET 转移特性类似,如图1-17(a) 所示。开启电压 UGE(th)——IGBT 能实现电导调制而导通的最低栅射电压,随温度升高略有下降,+25 ℃ 时一般为 2~6 V。
(2)输出特性(伏安特性)。以 UGE 为参考变量时,IC 与 UCE 的关系如图1-17(b) 所示,分为正向阻断区、有源区与饱和区三个区域,分别与 GTR 的截止区、放大区和饱和区相对应。UCE<0 时 IGBT 为反向阻断工作状态。
图1-17 IGBT 的转移特性和输出特性