变频技术

功率 MOSFET 栅极驱动电路的形式与分析

功率 MOSFET 是电压型驱动器件，没有少数载流子的存贮效应，输入阻抗高，因而开关速度可以很高、驱动功率小、电路简单。但功率 MOSFET 极间电容较大，输入电容 CISS、输出电容 COSS 与反馈电容 CRSS 与极间电容的关系可表述为：功率 MOSFET 栅极输入端相当于一个容性网络，其工作速度与驱动源内阻抗有关。因 CISS 存在，静态时栅极驱动电流几乎为零，但开通与关断动态过程中仍需一定驱动电流。假定开关管饱和导通需栅极电压 UGS，开通时间 ton 含开通延迟时间 TD 与上升时间…

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TLP250 集成驱动芯片在 IGBT 驱动中的应用

TLP250（TOSHIBA 公司生产）包含一个 GaAlAs 光发射二极管与一个集成光探测器，8 脚双列封装结构，适用于 IGBT 或功率 MOSFET 的栅极驱动电路。图1-20 为 TLP250 内部结构简图，表1-4 给出其工作时的真值表。表1-4 TLP250 工作时的真值表图1-20 TLP250 的内部结构简图TLP250 的典型特征：1）输入阈值电流 IF：5 mA（最大）；2）电源电流 ICC：11 mA（最大）；3）电源电压 UCC：10～35 V；4）输出电流 I0：±0.…

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IGBT 的结构特点与封装类型

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管）是 MOS 结构双极器件，属具有功率 MOSFET 高速性能与双极器件低电阻性能的功率器件。其应用范围一般都在耐压 600 V 以上、电流 10 A 以上、频率 1 kHz 以上，多用于工业用电机、民用小容量电动机、变换器（逆变器）、照相机频闪观测器、感应加热（Induction Heating）电饭锅等领域。根据封装不同，IGBT 大致分为两类：一类是模压树脂密封的三端单体封装型，从 TO-3P 到…

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N 沟道 IGBT 的工作原理与闩锁抑制

N 沟道 IGBT 的工作是通过栅极—发射极间加高于阈值电压 VTH 的正电压，在栅极电极正下方的 P 层上形成反型层（沟道），开始从发射极电极下的 N⁻ 层注入电子。该电子为 P⁺N⁻P 晶体管的少数载流子，从集电极衬底 P⁺ 层开始流入空穴、进行电导率调制（双极工作），从而可降低集电极—发射极间饱和电压。图1-16 IGBT 的结构、简化等效电路和电气图形符号工作时的等效电路如图1-16(b) 所示，IGBT 的符号如图1-16(c) 所示。在发射极电极侧形成 N⁺PN⁻ 寄生晶体管；若 N…

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IGCT 的结构组成与器件特点

集成门极换流晶闸管（IGCT），也有人称发射极关断晶闸管（ETO），实际上是关断增益为 1 的 GTO，又是把 MOSFET 管从器件（半导体）内部拿到外部的 MCT 管。IGCT 具有透明的发射极与较薄的 N 基区，并将续流二极管集成在同一个结构中。IGCT 以 GTO 管为基础，在其门极端串联一组 N 沟 MOSFET 管（如 25 只 6 mΩ 管），这组 MOS 管与 GTO 管同步驱动导通，整个系统的压降为 2000÷25×(6×10⁻³)=0.48 V；在其门极端串联一组 P 沟 M…

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IGCT 的开通与关断工作原理

IGCT 利用门极脉冲开通，导通机理与 GTO 完全一样，但关断机理与 GTO 完全不同。表1-9 给出二者工作状态的比较。表1-9 IGCT 和 GTO 的工作原理比较在 IGCT 的关断过程中，进一步增加 -diG/dt，使负门极电流（-IG）在 1 μs 内上升到阳极电流幅值，于是 GTO 的门极—阴极结迅速恢复阻断，几乎所有的阳极电流都转向门极抽出，使器件很快关断。IGCT 与 GTO 关断的根本区别是：IGCT 瞬时从导通转到阻断状态，变成 PNP 晶体管以后再关断，故它无外加 du/…

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用试灯检测绝缘栅双极晶体管好坏的方法

试灯检测法的实质是通过指示灯的工作情况判断绝缘栅双极晶体管的好坏。具体方法如下。（1）连接电路。按图10-25 所示连接电路。图中 HL 为指示灯，VT1 为被检测的绝缘栅双极晶体管（引脚不要接错），SA1 为单刀双掷开关，16 V 直流电源可采用交流变直流的稳压电源。图10-25 试灯检测绝缘栅双极晶体管好坏的连接电路（2）SA1 开关置于①位。此时绝缘栅双极晶体管的 c、e 极之间导通，指示灯 HL 点亮，且用数字式万用表测得 c、e 极之间的电压在 0.5～1 V 之间。（3）SA1 开关…

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IGCT 设计中的关键技术及其集成

IGCT 的工作原理表明，它是在 GTO 芯片基础上设计的。由于传统 GTO 技术为降低场强而增加芯片厚度，使通态压降与开关损耗增大，故 IGCT 采用了新的器件设计技术。IGCT 芯片源于 GTO 技术，可沿用部分 GTO 工艺。为充分降低功耗与减少元件数目，IGCT 主要采用以下几种技术。1. 缓冲层与浅层发射极如图1-25 所示，标准晶体管的反向 PN 结（N⁻-P⁺ 结）电场为三角形分布，PN 结的阻断电压为电场对 N 基区厚度（即片厚）的积分，因此片厚随阻断电压提高成正比增加，导致通态…

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ABB 5SHY351A502 器件的通态与关断特性

下面介绍瑞士 ABB 公司 5SHY351A502 器件的通断特性和关断状态下的典型参数。1. 通态特性5SHY351A502 中的 GCT 在给定阻断电压范围内（<4.5 kV）通态压降较低，具有晶闸管结构的通态特性。与传统 GTO 相比，因使用浅层阳极技术，IGCT 的通态门极电流亦减小到原来值的约 1/10。2. 关断特性由于具有均匀的开关模式，IGCT 的关断能力大大提高。表1-10 给出了 5SHY351A502 器件在关断状态时对应的关断损耗典型值。表1-10 关断功率和关断损…

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IGCT 高压器件的应用特性与可靠性、吸收电路分析

为便于 IGCT 与 GTO、IGBT 的应用比较，下面从使用角度对三种 3.3 kV 器件的部分特性作粗略比较，见表1-11。可见 IGCT 兼具 GTO 与 IGBT 两者的优点。IGCT 的应用情况可从可靠性、吸收与钳位电路、功率和频率及其适用范围方面讨论。表1-11 三种 3.3 kV 器件的特性比较1. 可靠性实际应用中，可靠性是衡量电力电子装置的重要指标，装置所用分立元件数目越少可靠性越高。可靠性一般用失效率（FIT）表示，FIT 依赖芯片数、键合线、焊接质量、结终端结构、工作温度、…

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