1.静态特性
igbt的静态特性主要有输出特性及转移特性,如图1所示。输出特性表达了集电极电流ic与集电极—发射极间电压uce之间的关系,分饱和区、放大区及击穿区。
igbt的转移特性表示了栅极电压ug对集电极电流ic的控制关系。在大部分范围内,ic与ug呈线性关系。
a) 输出特性 b) 转移特性
图1 igbt的输出特性和转移特性
2.动态特性
igbt的动态特性即开关特性,如图2所示,其开通过程主要由其mosfet结构决定。当栅极电压ug达开启电压ug(th)后,集电极电流ic迅速增长,其中栅极电压从负偏置值增大至开启电压所需时间td(on)为开通延迟时间;集电极电流由10%额定增长至90%额定所需时间为电流上升时间tri,故总的开通时间为ton=td(on)+tri。
igbt的关断过程较为复杂,其中ug由正常15v降至开启电压ut所需时间为关断延迟时间td(off),自此ic开始衰减。集电极电流由90%额定值下降至10%额定所需时间为下降时间tfi=tfi1+tfi2,其中tfi1对应器件中mosfet部分的关断过程,tfi2对应器件中pnp晶体管中存贮电荷的消失过程。由于经tfi1时间后mosfet结构已关断,igbt又未承受反压,器件内存贮电荷难以被迅速消除,所以集电极电流需较长时间下降,形成电流拖尾现象。由于此时集射极电压uce已建立,电流的过长拖尾将形成较大功耗使结温升高。总的关断时间则为toff=td(off)+tfi。
图2 igbt的开关特性