什么是IGBT？

IGBT，中文名字為絕緣柵雙極型晶體管，它是由MOSFET（輸入級）和PNP晶體管（輸出級）復合而成的一種器件，既有MOSFET器件驅動功率小和開關速度快的特點（控制和響應），又有雙極型器件飽和壓降低而容量大的特點（功率級較為耐用），頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十kHz頻率范圍內。

理想等效電路與實際等效電路如圖所示：

IGBT的驅動要求

IGBT的驅動要求主要包括以下幾個方面：

1.電壓要求：IGBT的驅動電壓通常在15V到20V之間，具體取決于IGBT的型號和應用場合。驅動電壓過高會導致IGBT損壞，而驅動電壓過低則可能導致IGBT無法正常開關。

2.電流要求：IGBT的驅動電流通常在幾安培到十幾安培之間，具體取決于IGBT的型號和應用場合。驅動電流過大會導致IGBT損壞，而驅動電流過小則可能導致IGBT無法正常開關。

3.速度要求：IGBT的驅動速度應該足夠快，以確保在實際應用中能夠快速響應外部信號的變化。驅動速度過慢可能導致IGBT無法及時開關，從而影響系統的性能。

4.穩定性要求：IGBT的驅動電路應該具有良好的穩定性，以確保在實際應用中能夠穩定工作。驅動電路的穩定性不足可能導致IGBT無法正常工作，甚至損壞。

IGBT的過電流保護

IGBT的過電流保護分析

一種包含隔離光耦和過電流保護的IGBT驅動電路，如下圖所示。

為了防止IGBT在運行過程中出現過電流現象，通常需要采取一定的過電流保護措施。以下是一些常見的過電流保護方法：

1.采用保險絲或斷路器：在IGBT的輸入端串聯一個保險絲或斷路器，當電流超過設定值時，保險絲熔斷或斷路器斷開，從而切斷IGBT的輸入電源，實現過電流保護。這種方法簡單可靠，但可能會導致系統停機。

2.采用熱敏電阻：在IGBT的散熱器上安裝一個熱敏電阻，當溫度超過設定值時，熱敏電阻的阻值發生變化，從而改變IGBT的驅動電壓或電流，實現過電流保護。這種方法可以實現自動保護，但可能會影響系統的性能。

3.采用過電流檢測電路：通過檢測IGBT的輸出電流，當電流超過設定值時，通過控制電路切斷IGBT的輸入電源，實現過電流保護。這種方法可以實現精確的保護，但需要額外的檢測電路和控制電路。

4.采用軟關斷技術：通過控制IGBT的驅動電壓和電流，使其在關斷過程中逐漸降低，從而實現軟關斷。這種方法可以減少關斷過程中產生的電壓和電流沖擊，降低過電流的風險。

IGBT的開通過程

在這個階段，柵極電壓逐漸升高，使得MOS管從截止狀態轉為導通狀態。隨著電導調制現象，N-基區內部充滿了自由載流子（電子和空穴）。這些載流子的注入使得IGBT導通。然而，大功率IGBT器件內部續流二極管的反向恢復過程可能會增加開通損耗，因此這一過程越來越受到工程師們的關注。

IGBT的關斷過程

關斷過程中，器件柵壓由正壓降低至0或負柵壓。這時，MOS管從反型開通轉為空穴堆積，導致電子溝道關斷。BJT基極電流消失，電子空穴被逐步建立的空間電荷區抽離體區。隨著這個過程的繼續，空間電荷區擴展至芯片背面，背面空穴通過復合消失，這被稱為拖尾電流。此外，隨著載流子壽命控制等技術的應用，IGBT的關斷損耗得到了明顯改善。