igbt是继mosfet和bjt之后的另一种新型半导体功率器件,属于双极性晶体管型(bipolar junction transistor),也可看作mosfet与bjt的复合型结构。igbt具有高电压、大电流、低导通压降、高开关速度等优点,在高压电力、电机控制器、逆变器等领域得到广泛的应用。
igbt的结构及工作原理
igbt由n型输运层、p型障壁层、n型电子控制层和p型基区组成。与mos管一样,igbt的输运层和电子控制层之间有一个绝缘的氧化物层隔开。当vge被施加到其阈值以上时,它将产生一个电场,将p型控制区的电子注入n型输运区,形成一对空穴-电子pn结,进而从vce提供的电源中提取电流形成导通。当vge波形变化时,igbt可以在微秒级别内完成开关,实现快速的pwm调制。
igbt与其他半导体元件的比较
相比于其他半导体元件,igbt具有许多优点:
电压级别高:igbt的电压等级可以达到6.5kv以上,远高于mos管和bjt器件。
大电流开关能力:igbt具有很高的电流开关能力,能耐受数百安的电流。
导通压低:igbt的导通压很低,比mos管低得多,这是其应用于大电流功率电子设备的关键因素之一。
高开关速度:与bjt、mosfet器件相比,igbt的开关速度更快。
igbt的应用
igbt可应用于交流变流器、电机变速器、可逆变电源、ups电源等领域,半导体制造企业还可以把igbt加入到模块中,以方便设计和使用。由于其高压电流能力和多种保护功能,igbt在各种编码器、解码器、dsp、处理器和其他类似电路中被广泛使用。以下是igbt在一些具体应用中的案例。
可逆变电源:igbt可以用于可逆变电源,如地面或航空照明和船舶电源等。
物流电器:igbt可以用于交通信号灯,电动机和其他类型的物流电器中。
激光设备:igbt可以用于激光设备,如打印机、制造机器和其他高精度设备。
电焊设备:igbt具有很高的开关速度和大电流开关能力,可以用于高频电子瞬间点焊。
太阳能逆变器:太阳能逆变器使用igbt,将太阳能电池板输出的直流电转换成交流电,以供加热器和其他终端使用。
综上所述,igbt作为一种新型的半导体功率器件,具有许多优点。它可以应用于传统电力控制电路、新能源设备和一系列的电子产品中,如电机、逆变器、电源管理器,广泛应用于各种领域。