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提升IGBT開關速度的小技巧

發布時間:2013-08-06 責任編輯:eliane

【導讀】IGBT關斷損耗大、拖尾嚴重制約了其在高頻運用的發展,而造成IGBT延遲開和關的原因主要有兩方面。本文將分別針對這兩方面,提出相應的解決方法,解決器件拖尾問題,提升IGBT開關速度。

IGBT關斷損耗大、拖尾是嚴重制約高頻運用的攔路虎。這問題由兩方面構成:

1)IGBT的主導器件—GTR的基區儲存電荷問題。
2)柵寄生電阻和柵驅動電荷,構成了RC延遲網絡,造成IGBT延遲開和關。

這里,首先討論原因一的解決方法。解決電路見圖(1)。

圖1:提升IGBT開關速度技巧(一)
圖1:提升IGBT開關速度技巧(一)
 
IGBT的GTR是利用基區N型半導體,在開通時,通過施加基極電流,使之轉成P型,將原來的PNP型阻擋區變為P-P-P通路。為保證可靠導通,GTR是過度開通的完全飽和模式。

所謂基區儲存效應造成的拖尾,是由于GTR過度飽和,基區N過度轉換成P型。在關斷時,由于P型半導體需要復合成本征甚至N型,這一過程造成了器件的拖尾。

圖2:提升IGBT開關速度技巧(二)
圖2:提升IGBT開關速度技巧(二)
 
該電路采用準飽和驅動方式,讓IGBT工作在準飽和模式下。IGBT預進入飽和,驅動電壓就會被DC拉低,使之退出飽和狀態,反之IGBT驅動電壓上升,VCE下降,接近飽和。對于標準IGBT,這電路可以保證,IGBT的導通壓降基本維持在3.5V水平,即IGBT工作在準線性區。這樣IGBT的GTR的基極就不會被過驅動,在關斷時,幾乎沒有復合過程。這樣器件的拖尾問題就幾乎解決了!現在,唯一存在的問題是IGBT的通態壓降略高。

這種方式已經在邏輯IC里盛行。現在的超高速邏輯電路都采用這種結構,包括電腦中的CPU!我們已享用此原理,卻并不知道。

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