FundamentalsofPowerElectronicsTechnology電力電子技術基礎第二部分電力電子器件61.6絕緣柵雙極型晶體管——IGBT的產生思路電力電子技術基礎

GTR的特點——電流驅動，電流容量大；開關速度較低，所需驅動功率大，驅動電路復雜。

MOSFET的優點——電壓驅動，開關速度快，輸入阻抗高，熱穩定性好，所需驅動功率小而且驅動電路簡單；容量小。

兩類器件取長補短結合而成的復合器件—絕緣柵雙極晶體管——IGBT的概況電力電子技術基礎

絕緣柵雙極晶體管（Insulated-gateBipolarTransistor——IGBT或IGT）

GTR和MOSFET復合，結合二者的優點，具有好的特性

1986年投入市場后，取代了GTR和一部分MOSFET的市場,中小功率電力電子設備的主導器件

繼續提高電壓和電流容量，以期再取代GTO的地位——IGBT的結構和工作原理電力電子技術基礎IGBT是GTR與MOSFET組成的達林頓結構，一個由

MOSFET驅動的厚基區PNP晶體管。

驅動原理與電力MOSFET基本相同，場控器件，通斷由柵射極電壓uGE決定。導通：uGE使MOSFET內形成溝道，為晶體管提供基極電流，IGBT導通。關斷：柵射極間施加反壓或不加信號時，MOSFET內的溝道消失，晶體管的基極電流被切斷，IGBT關斷。IGBT的原理————IGBT的靜態特性O有源區正向阻斷區飽和區反向阻斷區ICUGE(th)UGEOICURMUFMUCEUGE(th)UGE增加圖1-29IGBT的轉移特性和輸出特性a)轉移特性b)輸出特性a)b)——IGBT的開關特性tf1——描述IGBT器件內部的MOSFET管的關斷過程，即MOSFET管的電流下降時間。tf2——描述IGBT內部的GTR管的關斷過程，即GTR管的電流下降時間。——IGBT的主要參數電力電子技術基礎1)最大集射極間電壓UCEM由內部PNP晶體管的擊穿電壓確定2)

最大集電極電流ICEM

集電極允許承受的最大電流3)最大集電極功耗PCM

正常工作溫度下允許的最大功耗1.7其他新型電力電子器件1、傳輸時間短，工作頻率高，頻帶寬，開關速度快。

2、電流容量大，易得到高的耐壓，功率容量更大。

———靜電感應晶體管SIT的優點電力電子技術基礎DSGDSGDSGDSGN—SITP—SITSIT是電壓控制器件，而且是門極為零時，它處于導通狀態，因此SIT是常開型器件。在門源極加負電壓，可關斷它。

———靜電感應晶體管SIT電力電子技術基礎1、SIT的特點是頻率覆蓋范圍寬、功率覆蓋范圍大，廣泛應用于高保真度的音響設備、電源、電機控制、通信機、電視差轉機以及雷達、導航和各種電子儀器中。2、我國SIT類器件已有一定基礎，已研究開發二十余種SIT類器件，但功率較大的SIT仍在開發中。

3、產品的發展趨勢是模塊化、大功率化?！o電感應晶體管SIT的應用電力電子技術基礎SITH是兩種載流子導電的雙極型器件。電流容量大，開關頻率高，正向壓降低，功率損耗小。其很多特性與GTO類似，但開關速度比GTO高得多，是大容量的快速器件。SITH（StaticInductionThyristor）——場控晶閘管（FieldControlledThyristor—FCT）———靜電感應晶閘管SITH的優點———MOS控制晶閘管MCT電力電子技術基礎

MCT是一種新型MOS/雙極復合器件。它是在普通晶閘管中用集成電路工藝制作大量的MOS開關，通過MOS開關的通斷來控制晶閘管的開啟和關斷。所以，MCT既有晶閘管良好的阻斷和通態特性，又具有MOS場效應管輸入阻抗高，驅動功率低和開關速度快的優點，同時克服了晶閘管速度慢，不能自關斷和高壓MOS場效應管導通壓降大的缺點。

———MOS控制晶閘管MCT電力電子技術基礎MCT結合了二者的優點：承受極高di/dt和du/dt，快速的開關過程，開關損耗小。高電壓，大電流、高載流密度，低導通壓降。———功率集成電路將器件與邏輯、控制、保護、傳感、檢測、自診斷等信息電子電路制作在同一芯片上，稱為功率集成電路（PowerIntegratedCircuit——PIC）。高壓集成電路（Hig