电力电子 - IGBT

绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 是一种具有三个端子的半导体器件,主要用作电子开关。它具有快速开关和高效率的特点,是现代电器(如灯镇流器、电动汽车和变频驱动器 (VFD))的必备元件。

它能够快速开启和关闭,因此适用于放大器,以脉冲宽度调制处理复杂的波形。IGBT 结合了 MOSFET 和 BJT 的特性,分别实现高电流和低饱和电压容量。它使用 FET(场效应晶体管)集成隔离栅极以获得控制输入。

IGBT 符号

IGBT 符号

IGBT 的放大率由其输出信号与输入信号的比率计算得出。在传统的 BJT 中,增益度 (β) 等于其输出电流与输入电流的比率。

IGBT 的导通电阻 (RON) 值比 MOSFET 低得多。这意味着对于特定的开关操作,双极上的电压降 (I2R) 非常低。IGBT 的正向阻断作用类似于 MOSFET。

当 IGBT 用作静态受控开关时,其电流和电压额定值等于 BJT。相反,IGBT 中的隔离栅极使驱动 BJT 电荷变得更容易,因此所需的功率更少。

IGBT 的开启或关闭取决于其栅极端子是激活还是停用。栅极和发射极之间的恒定正电位差使 IGBT 保持导通状态。当输入信号被移除时,IGBT 将关闭。

IGBT 工作原理

与 BJT 不同,IGBT 只需要很小的电压即可维持器件中的导通。IGBT 是一种单向器件,也就是说,它只能在正向开启。这意味着电流从集电极流向发射极,而 MOSFET 是双向的。

IGBT 的应用

IGBT 用于中到超高功率应用,例如牵引电机。在大型 IGBT 中,可以处理数百安培范围内的大电流和高达 6kv 的阻断电压。

IGBT 还用于电力电子设备,例如转换器、逆变器和其他需要固态开关的电器。双极晶体管具有高电流和高电压。但是,它们的开关速度很慢。相反,MOSFET 具有较高的开关速度,尽管它们价格昂贵。