IGBT 基础教程：第 6 部分IGBT静态特性

IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。

IGBT的伏安特性是指以栅源电压Ugs为参变量时，漏极电流与栅极电压 的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制，Ugs越高，Id越大。它与GTR的输出特性相似.也 可分为饱和区 1 、放大区2和击穿特性3部分。在截止 下的IGBT ，正向电压由J2结承担，反向电压由J1结承担。 无N+缓冲区，则正反向阻断电压 做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平， 限制了IGBT的某些应用范围。

IGBT的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs 的关系曲线。它与MOSFET的转移特性，当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT处于关断 。在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内，Id与Ugs呈线性关系。最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值 取为15V左右。

IGBT 的开关特性是指漏极电流与漏源电压 的关系。IGBT处于导通态时， 它的PNP晶体

管为宽基区晶体管， 其B值极低。 等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的主要部分。

BV CES — 集电极-发射极击穿电压

在不损坏器件的情况下测量实际的集电极-发射极击穿电压实际上是不可能的。因此，BVCES 是在指定温度下不超过指定集电极电流的集电极-发射极电压。这跟踪实际击穿电压。

BVCES 具有正温度系数，在固定泄漏电流下，IGBT 在热时比冷时可以阻挡更多的电压。事实上，当寒冷时，BVCES 规格低于 VCES 等级。

RBVCES — 反向集电极-发射极击穿电压

这是反向集电极-发射极击穿电压规范，即，当发射极电压相对于集电极为正时。与 BVCES 一样，RBVCES 是在指定温度下不超过指定发射极电流的发射极-集电极电压。典型值约为 15 伏，但通常未指定 RBVCES，因为 IGBT 不是为反向电压阻断而设计的。尽管理论上 NPT IGBT 可以阻挡与正向电压一样多的反向电压，但由于制造工艺的原因，通常它不能。由于 n+ 缓冲层，PT IGBT 不能阻挡非常多的反向电压。

V GE(th) — 栅极阈值电压

这是集电极电流开始流动的栅极-源极电压。还规定了测试条件(集电极电流、集电极-发射极电压、结温)。所有 MOS 门控器件在器件之间都表现出 VGE(th) 的变化，这是正常的。因此，指定了 VGE(th) 的范围，最小值和最大值表示 VGE(th) 分布的边缘。VGE(th) 具有负温度系数，这意味着随着芯片升温，IGBT 将在较低的栅极-发射极电压下开启。该温度系数通常约为负 12mV/C，与功率 MOSFET 相同。

V CE(on) — 集电极-发射极导通电压

这是在指定集电极电流、栅极-发射极电压和结温条件下 IGBT 两端的集电极-发射极电压。由于 VCE(on) 与温度有关，因此在室温和高温下都指定了它。

提供的图表显示了典型(非最大)集电极-发射极电压与集电极电流、温度和栅极发射极电压之间的关系。从这些图表中，电路设计人员可以估计传导损耗和 VCE(on) 的温度系数。传导功率损耗是 VCE(on) 乘以集电极电流。温度系数是 VCE(on) 与温度的斜率。NPT IGBT 具有正温度系数，这意味着随着结温升高，VCE(on) 升高。另一方面，PT IGBT 往往具有略微负的温度系数。对于这两种类型，温度系数往往会随着集电极电流的增加而增加。随着电流的增加，PT IGBT 的温度系数实际上可以从负转变为正。

I CES — 集电极截止电流

这是器件关闭时在指定的集电极发射极和栅发射极电压下从集电极流向发射极的漏电流。由于漏电流随温度增加而增加，因此 ICES 在室温和高温下都有规定。泄漏功率损耗是 ICES 乘以集电极-发射极电压。

I GES — 栅极-发射极泄漏电流

这是在指定的栅极-发射极电压下流过栅极端子的泄漏电流。