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    IGBT(絕緣柵雙極晶體管)作為新型電力半導體場控自關斷器件,集功率MOSFET的高速性能與雙極性器件的低電阻于一體,具有輸進阻抗高,電壓控制功耗低,控制電路簡單,耐高壓,承受電流大等特性,在各種電力變換中獲得極廣泛的應用。與此同時,各大半導體生產廠商不斷開發(fā)IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠、低本錢技術,主要采用1um以下制作工藝,研制開發(fā)取得一些新進展。 [3]
    低功率IGBT
    IGBT應用范圍一般都在600V、1KA、1KHz以上區(qū)域,為滿足家電行業(yè)的發(fā)展需求,摩托羅拉、ST半導體、三菱等公司推出低功率IGBT產品,實用于家電行業(yè)的微波爐、洗衣機、電磁灶、電子整流器、照相機等產品的應用。
    IGBT/FRD
    IR公司在IGBT基礎上推出兩款結合FRD(快速恢復二極管)的新型器件,IGBT/FRD有效結合,將轉換狀態(tài)的損耗減少20%,采用TO—247外型封裝,額定規(guī)格為1200V、25、50、75、100A,用于電機驅動和功率轉換,以IGBT及FRD為基礎的新技術便于器件并聯(lián),在多芯片模塊中實現更均勻的溫度,進步整體可靠性。
    關斷
    當在柵極施加一個負偏壓或柵壓低于門限值時,溝道被禁止,沒有空穴注入N-區(qū)內。在任何情況下,如果MOSFET電流在開關階段迅速下降,集電極電流則逐漸降低,這是因為換向開始后,在N層內還存在少數的載流子(少子)。這種殘余電流值(尾流)的降低,完全取決于關斷時電荷的密度,而密度又與幾種因素有關,如摻雜質的數量和拓撲,層次厚度和溫度。少子的衰減使集電極電流具有特征尾流波形,集電極電流引起以下問題:功耗升高;交叉導通問題,特別是在使用續(xù)流二極管的設備上,問題更加明顯。
    鑒于尾流與少子的重組有關,尾流的電流值應與芯片的溫度、IC 和VCE密切相關的空穴移動性有密切的關系。因此,根據所達到的溫度,降低這種作用在終端設備設計上的電流的不理想效應是可行的。
    常州FS25R12KT3IGBT模塊
    導通
    IGBT硅片的結構與功率MOSFET 的結構十分相似,主要差異是IGBT增加了P+ 基片和一個N+ 緩沖層(NPT-非穿通-IGBT技術沒有增加這個部分)。如等效電路圖所示(圖1),其中一個MOSFET驅動兩個雙極器件?;膽迷诠荏w的P+和 N+ 區(qū)之間創(chuàng)建了一個J1結。 當正柵偏壓使柵極下面反演P基區(qū)時,一個N溝道形成,同時出現一個電子流,并完全按照功率 MOSFET的方式產生一股電流。如果這個電子流產生的電壓在0.7V范圍內,那么,J1將處于正向偏壓,一些空穴注入N-區(qū)內,并調整陰陽極之間的電阻率,這種方式降低了功率導通的總損耗,并啟動了第二個電荷流。最后的結果是,在半導體層次內臨時出現兩種不同的電流拓撲:一個電子流(MOSFET 電流); 一個空穴電流(雙極)。
    阻斷與閂鎖
    當集電極被施加一個反向電壓時, J1 就會受到反向偏壓控制,耗盡層則會向N-區(qū)擴展。因過多地降低這個層面的厚度,將無法取得一個有效的阻斷能力,所以,這個機制十分重要。另一方面,如果過大地增加這個區(qū)域尺寸,就會連續(xù)地提高壓降。 第二點清楚地說明了NPT器件的壓降比等效(IC 和速度相同) PT 器件的壓降高的原因。
    當柵極和發(fā)射極短接并在集電極端子施加一個正電壓時,P/N J3結受反向電壓控制,此時,仍然是由N漂移區(qū)中的耗盡層承受外部施加的電壓。
    IGBT在集電極與發(fā)射極之間有一個寄生PNPN晶閘管(如圖1所示)。在特殊條件下,這種寄生器件會導通。這種現象會使集電極與發(fā)射極之間的電流量增加,對等效MOSFET的控制能力降低,通常還會引起器件擊穿問題。晶閘管導通現象被稱為IGBT閂鎖,具體地說,這種缺陷的原因互不相同,與器件的狀態(tài)有密切關系。通常情況下,靜態(tài)和動態(tài)閂鎖有如下主要區(qū)別:
    當晶閘管全部導通時,靜態(tài)閂鎖出現,只在關斷時才會出現動態(tài)閂鎖。這一特殊現象嚴重地限制了安全操作區(qū)。為防止寄生NPN和PNP晶體管的有害現象,有必要采取以下措施:防止NPN部分接通,分別改變布局和摻雜級別,降低NPN和PNP晶體管的總電流增益。此外,閂鎖電流對PNP和NPN器件的電流增益有一定的影響,因此,它與結溫的關系也非常密切;在結溫和增益提高的情況下,P基區(qū)的電阻率會升高,破壞了整體特性。因此,器件制造商必須注意將集電極最大電流值與閂鎖電流之間保持一定的比例,通常比例為1:5。
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    超快速IGBT
    國際整流器IR公司的研發(fā)重點在于減少IGBT的拖尾效應,使其能快速關斷,研制的超快速IGBT可最大限度地減少拖尾效應,關斷時間不超過2000ns,采用特殊高能照射分層技術,關斷時間可在100ns以下,拖尾更短,重點產品專為電機控制而設計,現有6種型號,另可用在大功率電源變換器中。
    檢測注意事項
    任何指針式萬用表皆可用于檢測IGBT。注意判斷IGBT 好壞時,一定要將萬用 表撥在R×10KΩ擋,因R×1KΩ擋以下各檔萬用表內部電池電壓太低,檢測好壞時不能使IGBT 導通,而無法判斷IGBT 的好壞。此方法同樣也可以用于檢測功率場效應晶體管(P-MOSFET)的好壞。
    判斷好壞
    將萬用表撥在R×10KΩ擋,用黑表筆接IGBT 的集電極(C),紅表筆接IGBT 的發(fā)射極(E),此時萬用表的指針在零位。用手指同時觸及一下柵極(G)和集電極(C),這時IGBT 被觸發(fā)導通,萬用表的指針擺向阻值較小的方向,并能站住指示在某一位置。然后再用手指同時觸及一下柵極(G)和發(fā)射極(E),這時IGBT 被阻斷,萬用表的指針回零。此時即可判斷IGBT 是好的。
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    判斷極性
    首先將萬用表撥在R×1KΩ擋,用萬用表測量時,若某一極與其它兩極阻值為無窮大,調換表筆后該極與其它兩極的阻值仍為無窮大,則判斷此極為柵極(G )其余兩極再用萬用表測量,若測得阻值為無窮大,調換表筆后測量阻值較小。在測量阻值較小的一次中,則判斷紅表筆接的為集電極(C);黑表筆接的為發(fā)射極(E)。
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    SDB--IGBT
    鑒于目前廠家對IGBT的開發(fā)非常重視,三星、快捷等公司采用SDB(硅片直接鍵合)技術,在IC生產線上制作第四代高速IGBT及模塊系列產品,特點為高速,低飽和壓降,低拖尾電流,正溫度系數易于并聯(lián),在600V和1200V電壓范圍性能優(yōu)良,分為UF、RUF兩大系統(tǒng)。

    -/gbabbfi/-

    企業(yè)主要銷售品牌
    包括:英飛凌、歐派克、日本三社、IXYS艾賽斯、西門康、富
    士、三菱、仙童、新電源、東芝、IR、摩托羅拉、西門子、英達、三
    肯、三洋、APT、ST ABB、西碼、CDE等國外知名公司生產的IGBT
    可控硅、晶閘管、GTR、IPM、PIM、快恢復二極管、整流橋、電解電容、
    驅動電路、MOSFET 日本TOCOS電位器、美國BOURNS電位器、
    日本光洋旋轉編碼器等 。
    
    
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    SF超快恢復二極管、電焊機專用模塊、固態(tài)繼電器、固態(tài)調壓器、型材散熱器等電力半導體器件。 
    
     
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