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常见问答
IGBT开关过程

来源:中芯半导体 时间:2024/4/22 14:31:51

IGBT的开关过程主要涉及两个阶段:开通过程和关断过程,这两个过程分别由不同的物理机制和条件控制



1、时间:0~t1。在这个阶段,通过栅极驱动电压VGon给电容CGECGC充电,栅极-发射极电压UGE开始上升直到达到门槛电压VT。在这个阶段,由于VGE未达到阈值,无电流通过,集电极电流IC和集射级电压UCE保持不变。

2、时间:t1~t2UGE到达门槛电压后,继续上升,此时集电极电流IC开始上升,续流二极管依旧正向导通。

3、时间:t2~t3。随着流过IGBT的电流IC逐渐上升,直到续流二极管开始反向导通,产生反向恢复电流,与IGBT电流方向是同向的。

4、时间:t3~t4。电流IC继续上升直到峰值,此时最大过冲量为Irr,二极管的反向恢复电流达到最大值。

5、时间:t4~t6。电流IC达到峰值后反向恢复电流开始减小,IC也开始减小,直到反向恢复结束。

6、时间:t6~t7。门极电流继续对CGCCGE充电,使VGE上升至稳态值,IGBT退出放大区并进入饱和区,开通过程结束。

 

关断过程:

 

相比于MOSFETIGBT采用一种新的方式降低了通态损耗,但这一设计同时引发了拖尾电流It,拖尾电流持续衰减至关断状态漏电流的时间称为拖尾时间tt,拖尾电流严重影响了关断损耗。

IGBT的关断波形大致分为三个阶段:关断延迟时间td(off),关断过程中电压上升到10%到电流下降到90%时间Δt,以及关断下降时间tf

IGBT关断时间表达式为toff=td(off)+Δt+tf


IGBT的开关过程不仅涉及复杂的物理机制,还受到电路中电感、电容等元件的影响,因此在实际应用中需要仔细设计和优化以实现最佳的开关性能。