發布日期:2022-07-24 點擊率:171
電的發現是人類歷史的革命,由它產生的動能每天都在源源不斷的釋放,人對電的需求不亞于人類世界的氧氣,如果沒有電,人類的文明還會在黑暗中探索。
然而在電力電子里面,最重要的一個元件就是IGBT。沒有IGBT就不會有高鐵的便捷生活。
一說起IGBT,半導體制造的人都以為不就是一個分立器件(Power Disceret)嘛,都很瞧不上眼。然而他和28nm/16nm集成電路制造一樣,是國家“02專項”的重點扶持項目,這玩意是現在目前功率電子器件里技術最先進的產品,已經全面取代了傳統的Power mosFET,其應用非常廣泛,小到家電、大到飛機、艦船、交通、電網等戰略性產業,被稱為電力電子行業里的“CPU”,長期以來,該產品(包括芯片)還是被壟斷在少數IDM手上(FairChild、Infineon、TOSHIBA),位居“十二五”期間國家16個重大技術突破專項中的第二位(簡稱“02專項”)。
究竟IGBT是何方神圣?讓我們一起來學習它的理論吧。
1、何為IGBT?
IGBT全稱為絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor),所以它是一個有MOSGate的BJT晶體管。奇怪吧,它到底是MOSFET還是BJT?其實都不是又都是。不繞圈子了,他就是MOSFET和BJT的組合體。
我在前面講MOSFET和BJT的時候提到過他們的優缺點,MOSFET主要是單一載流子(多子)導電,而BJT是兩種載流子導電,所以BJT的驅動電流會比MOSFET大,但是MOSFET的控制級柵極是靠場效應反型來控制的,沒有額外的控制端功率損耗。所以IGBT就是利用了MOSFET和BJT的優點組合起來的,兼有MOSFET的柵極電壓控制晶體管(高輸入阻抗),又利用了BJT的雙載流子達到大電流(低導通壓降)的目的
(Voltage-Controlled Bipolar Device)。從而達到驅動功率小、飽和壓降低的完美要求,廣泛應用于600V以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。
2、傳統的功率MOSFET
為了等一下便于理解IGBT,我還是先講下Power MOSFET的結構。所謂功率MOS就是要承受大功率,換言之也就是高電壓、大電流。我們結合一般的低壓MOSFET來講解如何改變結構實現高壓、大電流。
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