IGBT的工作原理是什么？IGBT兩類短路保護(hù)了解嗎

在下述的內(nèi)容中，小編將會對IGBT的相關(guān)消息予以報(bào)道，如果IGBT是您想要了解的焦點(diǎn)之一，不妨和小編共同閱讀這篇文章哦。

一、IGBT的工作原理

IGBT是由MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）和BJT（雙極型晶體管）兩個(gè)器件構(gòu)成。它結(jié)合了MOSFET和BJT的優(yōu)點(diǎn)，具備高電壓和高電流開關(guān)能力。IGBT的工作原理可以分為四個(gè)階段：導(dǎo)通、關(guān)斷、過渡和飽和。1. 導(dǎo)通階段：在導(dǎo)通階段，IGBT的門極電壓（V_GS）通過控制電壓源施加，使得MOSFET部分的導(dǎo)電層建立。這導(dǎo)致P型基區(qū)變窄，觸發(fā)NPN晶體管的導(dǎo)通。2. 關(guān)斷階段：當(dāng)控制電壓源斷開時(shí)，IGBT進(jìn)入關(guān)斷階段，MOSFET的導(dǎo)電層消失，導(dǎo)致P型基區(qū)變寬，阻斷NPN晶體管的導(dǎo)通。3. 過渡階段：在導(dǎo)通到關(guān)斷或關(guān)斷到導(dǎo)通的過程中，MOSFET和BJT之間會出現(xiàn)瞬態(tài)電流。這種過渡階段的持續(xù)時(shí)間非常短暫，可以忽略不計(jì)。4. 飽和階段：在導(dǎo)通時(shí)，當(dāng)IGBT處于飽和狀態(tài)時(shí)，BJT處于工作飽和區(qū)，MOSFET的導(dǎo)通特性主導(dǎo)電流的流動。在關(guān)斷時(shí)，MOSFET工作在堆肯定區(qū)，BJT處于截止?fàn)顟B(tài)。

二、IGBT短路保護(hù)

1、一類短路

發(fā)生一類短路時(shí)，IGBT的電流會 Vge電壓波形快速上升，當(dāng)電流上升到一定數(shù)值時(shí)，(一般為4倍額定電流)，IGBT會發(fā)生退飽和現(xiàn)象其標(biāo)志是IGBT的電壓會迅速上升至直流母線電壓。

當(dāng)IGBT退出飽和區(qū)后IGBT的電短路電流波形，流為4倍額定電流(此倍數(shù)與芯片類型有關(guān))，電壓為母線電壓，(外電路的所有電動勢都壓在IGBT上)，IGBT芯片的損耗非常大，根據(jù)規(guī)格書，其最多能耐受10us的短路狀態(tài)。驅(qū)動器需要在此時(shí)間內(nèi)把IGBT關(guān)掉，此時(shí)的關(guān)斷是完全安全的。

2、二類短路

發(fā)生二類短路時(shí) 由于回路的電感量稍大，電流爬升的速度慢了一些(比一類短路慢，但實(shí)際還是很快的)，門極脈沖打開時(shí)，IGBT的Vce下降至飽和壓降，隨著電流進(jìn)一步加大，飽和壓降輕微上升;當(dāng)電流到達(dá)“退飽和點(diǎn)”時(shí)，Vce迅速上升至直流母線電壓，我們把Vce上升的過程稱為“退飽和”行為。當(dāng)IGBT退出飽和區(qū)后，其損耗要比未退飽和前高數(shù)百倍，因?yàn)閂ce從幾伏上升至幾百伏，而電流則沒有明顯變化。從退飽和算起，10us內(nèi)必須關(guān)斷IGBT。

另外，還需要注意的是，當(dāng)IGBT電流上升的過程中，Vge也在上升，這是由于米勒效應(yīng)，IGBT在短路時(shí)，門極電壓有被向上抬升的趨勢。

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