IGBT等效电路见过吗？IGBT开通过程分析

在这篇文章中，小编将对IGBT及其开通过程的相关内容和情况加以介绍以帮助大家增进对IGBT的了解程度，和小编一起来阅读以下内容吧。

一、什么是IGBT

IGBT是“Insulated Gate Bipolar Transistor”的首字母缩写，中文名称是“绝缘栅双极晶体管”。通过结合MOSFET和双极晶体管，IGBT成为同时具备这两种器件优点的功率晶体管。IGBT有N沟道型和P沟道型两种，本文中以目前主流的N沟道型为例展开介绍。

N沟道IGBT的电路图符号及其等效电路如下。有些等效电路图会更详细一些，但这里为了便于理解，给出的是相对简单的示意图。包括结构在内，实际的产品会更复杂一些。

IGBT具有栅极、集电极、发射极3个引脚。栅极与MOSFET相同，集电极和发射极与双极晶体管相同。IGBT与MOSFET一样通过电压控制端口，在N沟道型的情况下，对于发射极而言，在栅极施加正电压时，集电极-发射极导通，流过集电极电流。

IGBT是结合了MOSFET和双极晶体管优点的晶体管。MOSFET由于栅极是隔离的，因此具有输入阻抗高、开关速度较快的优点，但缺点是在高电压时导通电阻较高。双极晶体管即使在高电压条件下导通电阻也很低，但存在输入阻抗低和开关速度慢的缺点。通过弥补这两种器件各自的缺点，IGBT成为一种具有高输入阻抗、高开关速度*、即使在高电压条件下也能实现低导通电阻的晶体管。

二、IGBT开通过程

开通过程简述：

图 IGBT开通过程波形

a)阶段1(0—t1)：在此阶段，栅极电流开始对栅电容CGE充电，但是VGE

b)阶段2(tl—t2)：在t1时刻，VGE>Vth，沟道开启，电子开始通过沟道注入到基区，同时背面的集电极开始向基区内注入空穴，集电极开始产生电流IC，此时IC

c)阶段3(t2—t3)：在t2时刻，IC=IL，流过续流二极管的电流降低至0，二极管内部载流子开始复合。

d)阶段4(t3—t4)：续流二极管内部载流子已经完成复合，续流二极管两端电压开始上升，这导致IGBT两端的电压下降和栅极集电极电容CGC放电。此时IGBT电流Ic形成过冲，过冲的大小与CGC大小有密切关系，CGC越大，IC过冲越大。

e)阶段5(t4—t5)：在t4时刻，VGE将调整以适应IC的过冲，在t5时刻，二极管反向恢复完成，VGE将会略微下降，使IGBT可以承受负载电流IL。在此阶段，栅极发射极电压VGE保持恒定，栅极电流流入至栅极集电极电容CGC，集电极发射极两端电压随着CGC放电而下降。

f)阶段6(t6—t7)：在t6时刻，VCE下降到使IGBT进入饱和状态，栅极反射极电压增加以维持IL，当VCE衰减稳定后，稳定值即为饱和导通压降VCE(sat)，到此开通过程完全结束。

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