赛米控IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)结构和工作原理绝缘栅双极型晶体管是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。西门康IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。在西门康IGBT得到大力发展之前,功率场效应管MOSFET被用于需要快速开关的中低压场合,晶闸管、GTO被用于中高压领域。MOSFET虽然有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好、驱动电路简单的优点;但是,在200V或更高电压的场合,MOSFET的导通电阻随着击穿电压的增加会迅速增加,使得其功耗大幅增加,存在着不能得到高耐压、大容量元件等缺陷。双极晶体管具有优异的低正向导通压降特性,虽然可以得到高耐压、大容量的元件,但是它要求的驱动电流大,控制电路非常复杂,而且交换速度不够快。
IGBT模块上有一个“续流二极管”。它有什么作用呢?答:当PWM波输出的时候,它是维持电机内的电流不断用的。我在说明变频器逆变原理的时候,用的一个电阻做负载。电阻做负载,它上面的电流随着电压有通断而通断,上图所示的原理没有问题。但变频器实际是要驱动电机的,接在电机的定子上面,定子是一组线圈绕成的,就是“电感”。电感有一个特点:它的内部的电流不能进行突变。所以当采用PWM波输出电压波形时,加在电机上的电压就是“断断续续”的,这样电机内的电流就会“断断续续”的,这就给电机带来严重的后果:由于电感断流时,会产生反电动势,这个电动势加在IGBT上面,对IGBT会有损害。解决的办法:在IGBT的CE极上并联“续流二极管”。有了这个续流二极管,电机的电流就是连续的。具体怎么工作的呢?如下图,负载上换成了一个电感L。当1/4开通时,电感上会有电流流过。然后PWM波控制1/4关断,这样上图中标箭头的这个电路中就没有电流流过。由于电感L接在电路中,电感的特性,电流不能突然中断,所以电感中此时还有电流流过,同时因为电路上电流中断了,导致它会产生一个反电动势,这个反电动势将通过3的续流二极管加到正极上,由于正极前面有滤波电容。
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