IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),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。
IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP 晶体管提供基极电流,使IGBT 导通。反之,加反向门极电压消除沟道,切断基极电流,使IGBT 关断。IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同,只需控制输入极N一沟道MOSFET ,所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET 的沟道形成后,从P+ 基极注入到N 一层的空穴(少子),对N 一层进行电导调制,减小N 一层的电阻,使IGBT 在高电压时,也具有低的通态电压。
采用光耦合器及CMOS 驱动IGBT,该电路自身带过流保护功能,光耦合器将脉冲控制电路与驱动电路隔离,4011 的四个与非门并联工作提高了驱动能力,互补晶体管V1、V2 降低驱动电路阻抗,通过R1、C1 与R2、C2 获得不同的正、反向驱动电压,以满足各种IGBT 对栅极驱动电压的要求。该电路由于受光耦合器传输速度的影响,其工作频率不能太高,同时受4011 型CMOS电路工作电压的限制,使+VGE 和-VGE 的幅值相互牵制,并受到限制。
IGBT导通后的管压降与所加栅源电压有关,在漏源电流一定的情况下,VGE越高,VDS值就越低,器件的导通损耗就越小,这有利于充分发挥管子的工作能力。但是, VGE并非越高越好,一般不允许超过20 V,原因是一旦发生过流或短路,栅压越高,则电流幅值越高,IGBT损坏的可能性就越大。通常,综合考虑取+15 V为宜。