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igbt是怎么工作的

100次浏览     发布时间:2025-01-15 23:39:13    

IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是一种 电压驱动的全控型功率半导体器件,它结合了MOSFET的高输入阻抗和GTR(双极型三极管)的低导通压降的优点。IGBT的基本结构包括N型绝缘栅、P型底座、N+型导通层和P+型阻挡层。通过控制栅极电压来实现器件的导通和截止。

导通阶段

当栅极施加正向电压时,形成沟道,给PNP晶体管提供基极电流,使IGBT导通。

此时,MOSFET导通,使得PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态,晶体管导通。

截止阶段

当栅极和发射极之间电压为0V时,MOSFET截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。

IGBT在驱动电机控制器中扮演着至关重要的角色,其主要作用包括:

直流-交流转换:IGBT负责将电池提供的高压直流电(DC)转换为电机所需的交流电(AC)。

电机控制:电机控制器根据车辆的行驶需求,如档位、油门、刹车等指令,通过控制IGBT的开关状态,实现对电机启动、运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态的控制。

由于IGBT既可用作BJT又可用作MOSFET,因此它实现的放大量是其输出信号和控制输入信号之间的比值。IGBT的电流流动方式融合了MOSFET和双极型晶体管(BJT)的特性,利用栅极电压控制,其中载流子包括电子和空穴。电流首先通过MOSFET结构的部分,以电子为主要载流子,然后通过双极结构,此时电子和空穴共同参与电流的形成。这种结合方式赋予IGBT比纯MOSFET更高的电流承载能力和比纯BJT更高的电压承受能力。

总结:

IGBT通过控制栅极电压来实现其导通和截止,结合了MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降的优点,广泛应用于电机控制器和其他需要高效快速开关的电子设备中。

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