IGBT輸出特性曲線的幾個工作區:

一、正向阻斷區(截止區)
當門極電壓 Vge 低于開啟門限電壓 Vge(th)時,IGBT 內部的 MOS 溝道處于夾斷狀態,此時 IGBT 工作于截止區。盡管存在外部電壓 Vce,但 IGBT 集電極 - 發射極之間僅有微弱的漏電流 Ices 流過。
二、有源區(線性放大區)
工作條件與原理 :當門極電壓 Vge 不小于開啟門限電壓 Vge(th),且 Vce 顯著大于 Vge-Vge(th)時,IGBT 進入有源區。在此區域,流入 N - 基區的電子電流 In 受門極電壓的調控,進而約束了 IGBT 內部 PNP 晶體管的基極電流,導致空穴電流 Ip 也受到相應限制,使得集電極電流 Ic 達到飽和狀態(與 MOSFET 類似)。基于集電極電流主要受門極電壓控制這一特性,該區域被稱為放大區或有源區。


技術應用與損耗特點 :常見的有源門極驅動或主動門極控制技術,正是針對 IGBT 在有源區的開關軌跡進行控制。然而,IGBT 在有源區內運行時損耗較大,應盡可能迅速地穿越此區域。
三、飽和區
當 Vge≥Vge(th),并且 Vce 小于 Vge-Vge(th)時,IGBT 處于飽和區。此區域的集電極電流基本不受門極電壓影響,主要由外部電路決定。盡管該區域曲線與 MOS 類似,但命名不同。這是因為 IGBT 完全導通后的飽和壓降主要受電導調制影響,而 MOS 的導通壓降則主要取決于漏極電流,呈現出電阻特性。
四、雪崩擊穿區
一旦 IGBT 的集電極 - 發射極電壓 Vce 超過某一特定最高允許電壓 Vbrces,IGBT 就會發生雪崩擊穿現象,致使器件損壞。
五、反向阻斷區
常規 IGBT 的反向特性 :常見的非對稱結構 IGBT,其反向電壓阻斷能力遠不及正向電壓阻斷能力。在工業現場,由于多數負載為阻感負載,在 IGBT 關斷瞬間,必須為負載提供續流回路。因此,IGBT 模塊內部通常并聯續流二極管,使得 IGBT 的反向特性主要由續流二極管的正向導通特性決定。
特殊需求與解決方案 :在某些特殊應用場景下,當需要 IGBT 具備雙向阻斷能力時,就會用到逆阻 IGBT(RB-IGBT)。不過,這類器件較為罕見,一般難以采購到。此時,可采用 IGBT 與二極管串聯的方式,以實現與逆阻 IGBT 相同的功能。
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