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  • 一圖看懂IGBT的工作原理
    • 發布時間:2024-12-24 17:45:10
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    一圖看懂IGBT的工作原理
    IGBT這個東西講起來還蠻抽象的,按功能來講,可以把它理解為電路開關,比如家里的電燈開關,不是“通”就是“斷”。
    上次我們講了IGBT的內部結構,今天我們來繼續講關于它的工作原理。
    當IGBT正輸入電壓用過柵極,發射極會保持驅動電路開啟。
    但當柵極端電壓為零或小于0時,則會關閉電路應用。
    在這里可以得出,IGBT是通過激活或停用它的柵極端子來進行開關動作的。
    之前我們提到,IGBT既可以當做BJT也可以是MOS管,也就是說,它實現的放大量是其輸出信號控制輸入信號之間的比率。
    IGBT工作原理
    IGBT的電路開啟
    我們看這張圖
    IGBT工作原理
    當集電極相對于發射極處于正電位的時候,N 溝道 IGBT 會導通,而柵極相對于發射極也處于足夠的正電位 (>V GET )。
    這會導致在柵極的正下方形成了反型層,并且形成溝道,隨后電流開始從集電極流向發射極。
    IGBT工作原理
    IGBT 中的集電極電流 Ic 由兩個分量 Ie和 Ih 組成。
    這里運用一道集電極的電流公式:Ic = Ie + Ih
    Ie 是由于注入的電子通過注入層、漂移層和最終形成的溝道從集電極流向發射極的電流。
    Ih 是通過 Q1 和體電阻 Rb從集電極流向發射極的空穴電流。
    詳細情況可以看向這張圖:
    IGBT工作原理
    不過在這里的Ih幾乎可以忽略不計
    因此 Ic ≈ Ie。
    IGBT的電路關閉
    當準備關斷 IGBT時,我們會發現一種特殊情況,當IGBT的集電極電流超過某個閾值時,寄生晶閘管會被鎖定,柵極端子失去了對集電極電流的控制,IGBT 無法關閉。
    這個時候我們就需要運用到典型的換流電路,讓晶閘管強制換流。這個話題我們后面有機會再深入探討。
    總而言之,如果不盡快關閉設備,就會有損壞設備的可能性。
    關于其工作原理這里額外說一個點:
    IGBT 只有在柵極端子上有電壓供應時工作。
    一旦存在柵極電壓 ( VG ) ,柵極電流 ( IG ) 就會增加,然后它會增加柵極-發射極電壓 ( VGE )。
    因此,柵極-發射極電壓增加了集電極電流 ( IC )。而集電極電流 ( IC ) 降低了集電極到發射極電壓 ( VCE )。
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