IGBT имеет высокое входное сопротивление и высокоскоростные характеристики МОП-транзистора с характеристикой проводимости (низкое напряжение насыщения) биполярного транзистора. IGBT включается, применяя положительное напряжение между затвором и эмиттером, и, как и в MOSFET, он отключается, делая сигнал затвора нулевым или слегка отрицательным.
IGBT имеет гораздо более низкое падение напряжения, чем MOSFET с аналогичными рейтингами.
Структура IGBT больше похожа на тиристор и MOSFET. Для данного IGBT существует критическое значение тока коллектора, которое приведет к достаточно большому падению напряжения для активации тиристора. Следовательно, производитель устройства задает максимально допустимый ток коллектора, который может протекать без защелкивания. Существует также соответствующее напряжение источника затвора, которое позволяет этому потоку течь, который не должен превышать. Как и МОП-транзистор, IGBT не проявляет вторичного явления пробоя, характерного для биполярных транзисторов.
Однако следует соблюдать осторожность, чтобы не превышать максимальную рассеиваемую мощность и максимальную температуру соединения устройства при любых условиях для гарантированной надежной работы. Напряжение на входе IGBT сильно зависит от напряжения затвора. Чтобы получить низкое напряжение в штате, необходимо применять достаточно высокое напряжение затвора.
В общем случае IGBT можно классифицировать как сквозные (PT) и непроходные (NPT) структуры, как показано на рисунке ниже. В PT IGBT буферный слой N is обычно вводится между подложкой P + и эпитаксиальным слоем N ¯, так что вся область дрейфа N¯ обедняется, когда устройство блокирует напряжение вне состояния, а форма электрического поля внутри области дрейфа N¯ близко к прямоугольной форме.
Поскольку более короткая N¯-область может использоваться в сквозном IGBT-канале, может быть достигнута более эффективная компромисс между прямым перепадом напряжения и временем выключения. PT IGBT доступны до 1200 В.
(a) сквозной IGBT, (b) сквозной проход
Эквивалентная схема IGBT
Высоковольтные IGBT реализуются посредством сквозного процесса. Устройства построены на подложке N ¯ wafer, которая служит в качестве области дрейфа основания N ¯. Экспериментальные IGBT NPT до примерно 4 кВ сообщаются в литературе. IGBT NPT более надежны, чем PT IGBT, особенно в условиях короткого замыкания. Но IGBT NPT имеют более высокое прямое падение напряжения, чем PT IGBT. ПТ IGBT не могут быть столь же легко параллельными, как MOSFET.
Факторами, препятствующими совместному использованию тока с IGBT с параллельным подключением, являются (1) дисбаланс тока в состоянии, вызванный распределением VCE (sat) и распределением сопротивления цепи основной цепи, и (2) дисбаланс тока при включении и выключении, вызванное разностью во времени переключения параллельных подключенных устройств и распределением индуктивности схемы.
IGBT NPT могут быть параллельны из-за их положительного свойства температурного коэффициента.
ИСТОЧНИК: Каушик Раджашекара - Автомобильные системы Delphi