IGBT單管工作原理
IGBT管是一個非通即斷的開關(guān)，由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件，兼有 MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點。IGBT管是靠的是它的柵源極的電壓變換來完成工作的，當(dāng)柵源極加+12V(大于6V，一般取12V到15V)時IGBT導(dǎo)通，柵源極不加電壓或者是加負(fù)壓時，IGBT關(guān)斷，加負(fù)壓就是為了可靠關(guān)斷。
IGBT管的結(jié)構(gòu)圖如下：
IGBT單管結(jié)構(gòu)示意圖和電路符號
如圖所示IGBT管有三個端子，分別是G，D，S，在G和S兩端加上電壓后，內(nèi)部的電子發(fā)生轉(zhuǎn)移(半導(dǎo)體材料的特點，這也是為什么用半導(dǎo)體材料做電力電子開關(guān)的原因)，本來是正離子和負(fù)離子一一對應(yīng)，半導(dǎo)體材料呈中性，但是加上電壓后，電子在電壓的作用下，累積到一邊，形成了一層導(dǎo)電溝道，因為電子是可以導(dǎo)電的，變成了導(dǎo)體。如果撤掉加在GS兩端的電壓，這層導(dǎo)電的溝道就消失了，就不可以導(dǎo)電了，變成了絕緣體。
若在IGBT的柵極和發(fā)射極之間加上驅(qū)動正電壓，則MOSFET導(dǎo)通，這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導(dǎo)通;若IGBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V，則MOSFET截止，切斷PNP晶體管基極電流的供給，使得晶體管截止。
IGBT模塊工作原理
IGBT單管由于價格相對便宜，在DIY電氣原件領(lǐng)域很受歡迎，在工業(yè)制造研發(fā)和大功率領(lǐng)域需要用到多個IGBT管開關(guān)集成的IGBT模塊。IGBT模塊是幾個單元的IGBT綜合在一起，比如7單元的，就等于七個單管IGBT，這樣的好處可以節(jié)約空間。封裝后的IGBT模塊能適應(yīng)各種苛刻的應(yīng)用環(huán)境，用途要比IGBT單管廣泛得多，但是它們的原理和作用都是一樣的在電路中作為高速開關(guān)來使用。
富士7單元模塊7MBR30SA060內(nèi)部接線圖
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富士7MBR30SA06 內(nèi)含驅(qū)動電路：具軟開關(guān)特性，可控制IGBT開關(guān)時的dV/dt和浪涌電壓。用單電源驅(qū)動，無需反向偏壓電源。防止誤導(dǎo)通。關(guān)斷時，IGBT柵極低阻抗接地，防止噪音等引起Vce上升而誤導(dǎo)通。每個IGBT的驅(qū)動電路都設(shè)定了最佳驅(qū)動條件。富士7MBR30SA06 內(nèi)含各種保護(hù)電路：每個IGBT都具有過流保護(hù)(OC)、負(fù)載短路保護(hù)(SC)，控制電源欠壓保護(hù)(UV)，過熱保護(hù)(OH)。每個IGBT芯片都有溫度檢測元件，故當(dāng)芯片異常發(fā)熱時能高速實現(xiàn)(TjOH)保護(hù)。富士7MBR30SA06 內(nèi)含報警輸出功能：當(dāng)OH或下橋臂OC、TjOH、UV等保護(hù)動作時，通過向控制IPM的微機輸出異常信號而停止系統(tǒng)。
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