IGBT管(MOS管)的原理詳解
2019-10-21 14:38:41閱讀量:2054
IGBT又稱MOS管,是由雙極型三極管(BJT)和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(MOS)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件。其輸入極為MOS管輸出極為PNP晶體管。因此,可以把其看作是MOS管輸入的達(dá)林頓管。
它融合了MOS管的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn),具備易于驅(qū)動(dòng)、峰值電流容量大、自關(guān)斷、開關(guān)頻率高(10-40kHz)等特點(diǎn),已逐步取代晶閘管和門極可關(guān)斷晶閘管(GTO),是目前發(fā)展最為迅速的新一代電力電子器件。廣泛應(yīng)用于小體積、高效率的變頻電源、電機(jī)調(diào)速、UPS及逆變焊機(jī)當(dāng)中。
一、IGBTMOS管的工作原理:
IGBT由柵極G、發(fā)射極E和集電極C三個(gè)極控制。
IGBT的開關(guān)作用是通過加正向柵極電壓形成溝道,給PNP晶體管提供基極電流,使IGBT導(dǎo)通。反之,加反向門極電壓消除溝道,切斷基極電流,使IGBT關(guān)斷。
由下圖可知,若在IGBT的柵極和發(fā)射極之間加上驅(qū)動(dòng)正電壓,則MOS管導(dǎo)通,這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導(dǎo)通;若IGBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V,則MOS管截止,切斷PNP晶體管基極電流的供給,使得晶體管截止。
如果IGBT柵極與發(fā)射極之間的電壓,即驅(qū)動(dòng)電壓過低則IGBT不能穩(wěn)定的工作;如果過高甚至超過柵極—發(fā)射極之間的耐壓,則IGBT可能會(huì)永久損壞。
同樣,如果IGBT集電極與發(fā)射極之間的電壓超過允許值,則流過IGBT的電流會(huì)超限,導(dǎo)致IGBT的結(jié)溫超過允許值,此時(shí)IGBT也有可能會(huì)永久損壞。
二、IGBTMOS管極性判斷:
對(duì)IGBT進(jìn)行檢測(cè)時(shí),應(yīng)選用指針式萬(wàn)用表。首先將萬(wàn)用表?yè)艿絉×1kΩ檔,用萬(wàn)用表測(cè)量各極之間的阻值。若某一極與其它兩極阻值為無(wú)窮大,調(diào)換表筆后該極與其它兩極的阻值仍為無(wú)窮大,則此極為柵極G。再用萬(wàn)用表測(cè)量其余兩極之間的阻值,若測(cè)得阻值為無(wú)窮大,調(diào)換表筆后阻值較小,當(dāng)測(cè)量阻值較小時(shí),紅表筆接觸的為集電極C,黑表筆接觸的為發(fā)射極E。
三、IGBTMOS管好壞的判斷:
判斷IGBT好壞時(shí)必須選用指針式萬(wàn)用表(電子式萬(wàn)用表內(nèi)部電池電壓太低),也可以使用9V電池代替。首先將萬(wàn)用表?yè)艿絉×10kΩ檔(R×1kΩ檔時(shí),內(nèi)部電壓過低,不足以使IGBT導(dǎo)通),用黑表筆接IGBT的集電極C,紅表筆接IGBT的發(fā)射極E,此時(shí)萬(wàn)用表的指針在零位。
它融合了MOS管的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn),具備易于驅(qū)動(dòng)、峰值電流容量大、自關(guān)斷、開關(guān)頻率高(10-40kHz)等特點(diǎn),已逐步取代晶閘管和門極可關(guān)斷晶閘管(GTO),是目前發(fā)展最為迅速的新一代電力電子器件。廣泛應(yīng)用于小體積、高效率的變頻電源、電機(jī)調(diào)速、UPS及逆變焊機(jī)當(dāng)中。
一、IGBTMOS管的工作原理:
IGBT由柵極G、發(fā)射極E和集電極C三個(gè)極控制。
IGBT的開關(guān)作用是通過加正向柵極電壓形成溝道,給PNP晶體管提供基極電流,使IGBT導(dǎo)通。反之,加反向門極電壓消除溝道,切斷基極電流,使IGBT關(guān)斷。
由下圖可知,若在IGBT的柵極和發(fā)射極之間加上驅(qū)動(dòng)正電壓,則MOS管導(dǎo)通,這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導(dǎo)通;若IGBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V,則MOS管截止,切斷PNP晶體管基極電流的供給,使得晶體管截止。

如果IGBT柵極與發(fā)射極之間的電壓,即驅(qū)動(dòng)電壓過低則IGBT不能穩(wěn)定的工作;如果過高甚至超過柵極—發(fā)射極之間的耐壓,則IGBT可能會(huì)永久損壞。
同樣,如果IGBT集電極與發(fā)射極之間的電壓超過允許值,則流過IGBT的電流會(huì)超限,導(dǎo)致IGBT的結(jié)溫超過允許值,此時(shí)IGBT也有可能會(huì)永久損壞。
二、IGBTMOS管極性判斷:
對(duì)IGBT進(jìn)行檢測(cè)時(shí),應(yīng)選用指針式萬(wàn)用表。首先將萬(wàn)用表?yè)艿絉×1kΩ檔,用萬(wàn)用表測(cè)量各極之間的阻值。若某一極與其它兩極阻值為無(wú)窮大,調(diào)換表筆后該極與其它兩極的阻值仍為無(wú)窮大,則此極為柵極G。再用萬(wàn)用表測(cè)量其余兩極之間的阻值,若測(cè)得阻值為無(wú)窮大,調(diào)換表筆后阻值較小,當(dāng)測(cè)量阻值較小時(shí),紅表筆接觸的為集電極C,黑表筆接觸的為發(fā)射極E。

三、IGBTMOS管好壞的判斷:
判斷IGBT好壞時(shí)必須選用指針式萬(wàn)用表(電子式萬(wàn)用表內(nèi)部電池電壓太低),也可以使用9V電池代替。首先將萬(wàn)用表?yè)艿絉×10kΩ檔(R×1kΩ檔時(shí),內(nèi)部電壓過低,不足以使IGBT導(dǎo)通),用黑表筆接IGBT的集電極C,紅表筆接IGBT的發(fā)射極E,此時(shí)萬(wàn)用表的指針在零位。
用手指同時(shí)觸及一下柵極G和集電極C,這時(shí)IGBT被觸發(fā)導(dǎo)通,萬(wàn)用表的指針明顯擺動(dòng)并指向阻值較小的方向并能維持在某一位置。然后再用手指同時(shí)觸及一下柵極G和發(fā)射極E,這時(shí)IGBT被阻斷,萬(wàn)用表的指針回零。在檢測(cè)中以上現(xiàn)象均符合,可以判定IGBT是好的,否則該IGBT存在問題。
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