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igbt是什么

2023-07-05 17:52:25
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優(yōu)質(zhì)回答

裝修2023-07-05 17:52:25

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),即絕緣柵雙極晶體管,是一種功率半導體器件。它于1983年由B.J.朗琴伯格、C.尼德哈格和G.W.戴特梅爾等人首次提出,并在1986年得到商業(yè)化。IGBT結(jié)合了普通雙極晶體管的優(yōu)點(低壓控制能力)和場效應(yīng)晶體管(高速開關(guān)特性、高輸入阻抗)的優(yōu)勢,因此其功率開關(guān)特性更強。以下是一個比較全面的解答。

結(jié)構(gòu):IGBT的主要元件結(jié)構(gòu)由N型共尺寸加強柵柵極、在PN結(jié)上安放的PNP雙極晶體管及兩個一對串聯(lián)的阱極內(nèi)的MOS柵柵極組成。

工作原理:在IGBT中,柵極控制了PNP雙極晶體管的發(fā)射層,從而控制整體的電流流動。當柵極上的電壓高于臨界電壓(一般為0.6-1.5V),柵極-發(fā)射結(jié)結(jié)疏散,使電流無法從集電極流過,因此器件處于關(guān)斷狀態(tài)。當柵極電壓低于臨界電壓,柵結(jié)閉合,開啟PNP晶體管,使電流可以流過,器件處于導通狀態(tài)。

特點:
1. 高壓能力:IGBT可以承受幾百伏甚至千伏的高電壓,適用于高壓應(yīng)用,如電力電子領(lǐng)域。
2. 低導通壓降:相比其他功率半導體器件,IGBT具有較低的導通壓降,能夠降低能量損耗。
3. 高開關(guān)速度:IGBT的開關(guān)速度相對較高,能夠?qū)崿F(xiàn)快速開關(guān),提高功率轉(zhuǎn)換效率。
4. 大電流控制能力:IGBT能夠承受較大的電流,適用于大功率應(yīng)用。
5. 可靠性:IGBT具有較高的可靠性,長壽命,能夠在苛刻的工作環(huán)境下穩(wěn)定工作。
6. 可驅(qū)動性:由于采用了MOS結(jié)構(gòu),IGBT的輸入阻抗較低,容易驅(qū)動。

應(yīng)用:
1. 變頻器:IGBT廣泛應(yīng)用于交流電驅(qū)動系統(tǒng)中,如變頻空調(diào)、風力發(fā)電機組等。
2. 電力電子領(lǐng)域:IGBT能夠?qū)崿F(xiàn)高壓、大電流的開關(guān)操作,因此在電力電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用,如高壓直流輸電、變電站等。
3. 汽車電子:IGBT用于汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)、電動車輛驅(qū)動系統(tǒng)等。
4. 電源及逆變器:IGBT常用于電源和逆變器,提供穩(wěn)定的電能轉(zhuǎn)換。

總結(jié):IGBT作為一種功率半導體器件,在電力電子和控制系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。它具有高壓能力、低導通壓降、高開關(guān)速度、大電流控制能力、可靠性和可驅(qū)動性等特點,被廣泛應(yīng)用于變頻器、電力電子設(shè)備、汽車電子和電源及逆變器等領(lǐng)域,推動了現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展。

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