IGBT的開關(guān)過程主要涉及兩個階段:開通過程和關(guān)斷過程,這兩個過程分別由不同的物理機制和條件控制
1、時間:0~t1。在這個階段,通過柵極驅(qū)動電壓VGon給電容CGE和CGC充電,柵極-發(fā)射極電壓UGE開始上升直到達到門檻電壓VT。在這個階段,由于VGE未達到閾值,無電流通過,集電極電流IC和集射級電壓UCE保持不變。
2、時間:t1~t2。UGE到達門檻電壓后,繼續(xù)上升,此時集電極電流IC開始上升,續(xù)流二極管依舊正向?qū)ā?/span>
3、時間:t2~t3。隨著流過IGBT的電流IC逐漸上升,直到續(xù)流二極管開始反向?qū)?,產(chǎn)生反向恢復電流,與IGBT電流方向是同向的。
4、時間:t3~t4。電流IC繼續(xù)上升直到峰值,此時最大過沖量為Irr,二極管的反向恢復電流達到最大值。
5、時間:t4~t6。電流IC達到峰值后反向恢復電流開始減小,IC也開始減小,直到反向恢復結(jié)束。
6、時間:t6~t7。門極電流繼續(xù)對CGC和CGE充電,使VGE上升至穩(wěn)態(tài)值,IGBT退出放大區(qū)并進入飽和區(qū),開通過程結(jié)束。
關(guān)斷過程:
相比于MOSFET,IGBT采用一種新的方式降低了通態(tài)損耗,但這一設(shè)計同時引發(fā)了拖尾電流It,拖尾電流持續(xù)衰減至關(guān)斷狀態(tài)漏電流的時間稱為拖尾時間tt,拖尾電流嚴重影響了關(guān)斷損耗。
IGBT的關(guān)斷波形大致分為三個階段:關(guān)斷延遲時間td(off),關(guān)斷過程中電壓上升到10%到電流下降到90%時間Δt,以及關(guān)斷下降時間tf。
IGBT關(guān)斷時間表達式為toff=td(off)+Δt+tf。
IGBT的開關(guān)過程不僅涉及復雜的物理機制,還受到電路中電感、電容等元件的影響,因此在實際應(yīng)用中需要仔細設(shè)計和優(yōu)化以實現(xiàn)最佳的開關(guān)性能。



