IGBT功率模块

发布时间：2023-03-29 10:34
作者：AMEYA360
来源：网络
阅读量：724

　　IGBT功率模块是以绝缘栅双极型晶体管（IGBT）构成的功率模块。由于IGBT模块为MOSFET结构，IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离，具有出色的器件性能。广泛应用于伺服电机，变频器，变频家电等领域。

IGBT功率模块

IGBT功率模块特点

　　IGBT功率模块是电压型控制，输入阻抗大，驱动功率小，控制电路简单，开关损耗小，通断速度快，工作频率高，元件容量大等优点。实质是个复合功率器件，它集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体化。又因先进的加工技术使它通态饱和电压低，开关频率高（可达20KHZ），这两点非常显着的特性，最近西门子公司又推出低饱和压降（2.2V）的NPT-IGBT性能更佳，相继东芝、富士、IR,摩托罗拉亦己在开发研制新品种。

IGBT功率模块应用

　　IGBT是先进的第三代功率模块，工作频率1-20KHZ,主要应用在变频器的主回路逆变器及一切逆变电路，即DC/AC变换中。例电动汽车、伺服控制器、UPS、开关电源、斩波电源、无轨电车等。问世迄今有十年多历史，几乎己替代一切其它功率器件，例SCR.GTO,GTR,MOSFET,双极型达林顿管等泪今功率可高达1MW的低频应用中，单个元件电压可达4.OKV（PT结构）一6.5KV（NPT结构），电流可达1.5KA,是较为理想的功率模块。

IGBT功率模块发展趋势

　　IGBT发展趋向是高耐压、大电流、高速度、低压降、高可靠、低成本为目标的，特别是发展高压变频器的应用，简化其主电路，减少使用器件，提高可靠性，降低制造成本，简化调试工作等，都与IGBT有密切的内在联系，所以世界各大器件公司都在奋力研究、开发，予估近2-3年内，会有突破性的进展。目前已有适用于高压变频器的有电压型HV-IGBT,IGCT,电流型SGCT等。


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　　IGBT和MOSFET是当今电子领域中常见的功率半导体器件，它们在电力控制、变换器等领域发挥着重要作用。虽然两者在某些方面有相似之处，但在结构、工作原理和应用场景上存在明显差异。　　1.结构差异　　IGBT：IGBT是一种混合型半导体器件，结合了双极型晶体管(BJT)和场效应晶体管(FET)的优点。其结构包括PNP型双极晶体管结构和场效应晶体管的栅极。通过加在栅极上的电压信号来控制器件的导通和截止。　　MOSFET：MOSFET是一种场效应晶体管，由金属氧化物半导体结构组成。其主要部分包括栅极、漏极和源极，通过栅极电场控制沟道的导电性，实现器件的导通与截止。　　2.工作原理差异　　IGBT：IGBT的开关速度相对较慢，主要由栅极驱动电路决定。当栅极施加正向电压时，激活PNP晶体管，形成导通;当施加负向电压或零电压时，晶体管截止。　　MOSFET：MOSFET具有较快的开关速度，由于栅极电场可以控制电流流经的沟道，因此具有较低的导通电阻。当栅极施加正向电压时，激活沟道导通;当栅极施加负向电压或零电压时，沟道截止。　　3.特性比较　　3.1 耗散功率　　IGBT：在高功率应用中具有较高的耗散能力，适用于大功率交流调制。　　MOSFET：具有较低的开关损耗和导通电阻，适用于高频开关电源。　　3.2 开关速度　　IGBT：开关速度较慢，适用于低频调制及大功率应用。　　MOSFET：开关速度较快，适用于高频开关电源和高速开关应用。　　3.3 结构复杂性　　IGBT：相对MOSFET而言结构较为复杂，包含双极型晶体管结构。　　MOSFET：结构简单，易于集成和制造。　　3.4 环境适应性　　IGBT：具有较强的耐压和耐热性，适用于高温高压环境下的应用。　　MOSFET：对于温度和电压波动较为敏感，需配合保护电路使用。　　3.5 应用领域　　IGBT：广泛应用于电力变换器、电机驱动、逆变器等大功率应用领域。　　MOSFET：主要应用于功率放大、开关电源、模拟电路等低功率高频应用领域。　　4.适用场景比较　　4.1 电力控制　　IGBT：在大功率电力控制系统中得到广泛应用，如变频调速、电力传输等。　　MOSFET：在低功率电力控制系统中具有优势，如开关电源、电池管理等。　　4.2 温度要求　　IGBT：耐高温性较强，适用于高温环境下的电力控制系统。　　MOSFET：对温度敏感，适用于一般温度环境下的应用。　　4.3 频率要求　　IGBT：适用于低频调制，如电机驱动等需要稳定输出的场景。　　MOSFET：适用于高频开关电源、射频功率放大器等需要快速响应的场景。　　4.4 体积和效率　　IGBT：由于结构复杂，通常体积较大，但在大功率情况下具有高效率。　　MOSFET：体积小巧，适合集成化设计，提高系统效率。　　4.5 成本考量　　IGBT：相对MOSFET而言，价格更低廉，适合大功率应用场景。　　MOSFET：价格略高，但在低功率高频应用中性能更为出色。　　IGBT和MOSFET作为电子领域中重要的功率半导体器件，各自具有独特的特性和适用场景。IGBT在大功率、低频电力控制领域具有优势，而MOSFET则在低功率、高频应用中表现较为突出。
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