当晶闸管全部导通时,静态闩锁出现。只在关断时才会出现动态闩锁。这一特殊现象严重地限制了安全操作区。为防止寄生NPN和PNP晶体管的有害现象,有必要采取以下措施:一是防止NPN部分接通,分别改变布局和掺杂级别。二是降低NPN和PNP晶体管的总电流增益。此外,闩锁电流对PNP和NPN器件的电流增益有一定的影响,因此,它与结温的关系也非常密切;在结温和增益提高的情况下,P基区的电阻率会升高,破坏了整体特性。因此,器件制造商必须注意将集电极最大电流值与闩锁电流之间保持一定的比例,通常比例为1:5。 [2]在安装或更换IGBT模块时,应十分重视IGBT模块与散热片的接触面状态和拧紧程度。静安区选择IGBT模块设计
当栅极和发射极短接并在集电极端子施加一个正电压时,P/NJ3结受反向电压控制。此时,仍然是由N漂移区中的耗尽层承受外部施加的电压。 [2]闩锁IGBT在集电极与发射极之间有一个寄生PNPN晶闸管。在特殊条件下,这种寄生器件会导通。这种现象会使集电极与发射极之间的电流量增加,对等效MOSFET的控制能力降低,通常还会引起器件击穿问题。晶闸管导通现象被称为IGBT闩锁,具体地说,这种缺陷的原因互不相同,与器件的状态有密切关系。通常情况下,静态和动态闩锁有如下主要区别:静安区选择IGBT模块设计80年代初期,用于功率MOSFET制造技术的DMOS(双扩散形成的金属-氧化物-半导体)工艺被采用到IGBT中来。
Q 为栅极电荷,可参考IGBT模块参数手册。例如,常见IGBT驱动器(如TX-KA101)输出正电压15V,负电压-9V,则U=24V,假设 F=10KHz,Q=2.8uC可计算出 P=0.67w ,栅极电阻应选取2W电阻,或2个1W电阻并联。三、设置栅极电阻的其他注意事项1、尽量减小栅极回路的电感阻抗,具体的措施有:a)驱动器靠近IGBT减小引线长度;b) 驱动的栅射极引线绞合,并且不要用过粗的线;c) 线路板上的 2 根驱动线的距离尽量靠近;d) 栅极电阻使用无感电阻;e) 如果是有感电阻,可以用几个并联以减小电感。2、IGBT 开通和关断选取不同的栅极电阻
N沟型的 IGBT工作是通过栅极-发射极间加阀值电压VTH以上的(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),所以可以降低集电极-发射极间饱和电压。在发射极电极侧形成n+pn-寄生晶体管。若n+pn-寄生晶体管工作,又变成p+n- pn+晶闸管。电流继续流动,直到输出侧停止供给电流。通过输出信号已不能进行控制。一般将这种状态称为闭锁状态。这时,如果集电极与发射极间存在高电压,则有可能使IGBT发热及至损坏。
2010年,中国科学院微电子研究所成功研制国内***可产业化IGBT芯片,由中国科学院微电子研究所设计研发的15-43A /1200V IGBT系列产品(采用Planar NPT器件结构)在华润微电子工艺平台上流片成功,各项参数均达到设计要求,部分性能优于国外同类产品。这是我国国内***自主研制可产业化的IGBT(绝缘栅双极晶体管)产品,标志着我国全国产化IGBT芯片产业化进程取得了重大突破,拥有了***条专业的完整通过客户产品设计验证的IGBT工艺线。该科研成果主要面向家用电器应用领域,联合江苏矽莱克电子科技有限公司进行市场推广,目前正由国内***的家电企业用户试用,微电子所和华润微电子将联合进一步推动国产自主IGBT产品的大批量生产。 [2IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。静安区选择IGBT模块设计
平面低电感封装技术是大电流IGBT模块为有源器件的PEBB,用于舰艇上的导弹发射装置。静安区选择IGBT模块设计
IGBT的触发和关断要求给其栅极和基极之间加上正向电压和负向电压,栅极电压可由不同的驱动电路产生。当选择这些驱动电路时,必须基于以下的参数来进行:器件关断偏置的要求、栅极电荷的要求、耐固性要求和电源的情况。因为IGBT栅极- 发射极阻抗大,故可使用MOSFET驱动技术进行触发,不过由于IGBT的输入电容较MOSFET为大,故IGBT的关断偏压应该比许多MOSFET驱动电路提供的偏压更高。IGBT的开关速度低于MOSFET,但明显高于GTR。IGBT在关断时不需要负栅压来减少关断时间,但关断时间随栅极和发射极并联电阻的增加而增加。IGBT的开启电压约3~4V,和MOSFET相当。IGBT导通时的饱和压降比MOSFET低而和GTR接近,饱和压降随栅极电压的增加而降低。静安区选择IGBT模块设计
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