IGBT吸收电容是什么？IGBT关断机理详解！

本文中，小编将对IGBT予以介绍，如果你想对它的详细情况有所认识，或者想要增进对它的了解程度，不妨请看以下内容哦。

一、IGBT关断机理详解

IGBT 结构等同于n 沟道MOSFET与pnp晶体管构成的达林顿结构, MOSFET 的漏极与pnp晶体管的基极相连。等效电路和基本结构图如下

IGBT的关断波形如下图所示，大致分为三个阶段：①关断延迟时间td(off)；②关断过程中电压上升到10%到电流下降到90%时间Δt；③关断下降时间tf。

IGBT关断时间表达式为

toff=td(off)+Δt +tf

ICE=IMOS+IC(BJT)=Ids+Ice

BJT 是一种电流控制型器件, 发射极e和集电极c传导的工作电流受基极b引入的较小电流的控制, 如等效电路所示, BJT受MOSFET漏极电流控制. 在IGBT关断td(off)和Δt 程中, MOSFET 的门极电压Vgs减小至Miller平台电压Vmr, 漏源电压Vds增大至Vds(max), 而漏源电流Ids保持不变. 由于Ib=Ids, BJT的集射极电流Ice受Ib控制, 所以,在IGBT关断td(off)和Δt过程中, Ice电流仍然保持不变, 如上图所示. 由上式ICE等式可知, IGBT的集射极电流ICE保持不变. 可见, IGBT关断td(off) 和Δt 过程为MOSFET 行为, 所以关断延迟时间td(off) 和Δt如下：

td(off)=RG(CGS+CGD)*ln[gfsVGH/(gfsVGS(th)+Ids(max)]

Δt =((VDM−Von)gfsRGCGD)/(Ids(max)+gfsVGS(th))

其中, RG为栅极驱动电阻, CGS和CGD为栅源和栅漏电容, gfs为栅源跨导, VGH为栅控电压, VGS(th)为阈值电压, Ids(max)为沟道电流的最大值, VDM为漏源电压最大值, Von为MOSFET导通压降。

由上面两个式子可知，IGBT关断td(off)和Δt时间由MOSFET固有参数决定. 所以对于确定的IGBT来说, td(off) 和Δt时间也是确定不变的，IGBT的关断时间toff的变化由电流下降时间tf决定。为了使IGBT从正向导通状态转入正向阻断状态, 必须首先通过外电路对栅电容放电, 使栅电压下降到MOSFET的开启电压Vth以下, 这时, 沟道反型层消失, 沟道电流IMOS迅速下降为零。

如下图

沟道关断后，器件电流几乎在瞬时从I0下降到I1，这一过程称为阶段I；阶段I结束后，n−区的过剩载流子空穴将通过复合消失，这一过程称为阶段II。 因此，IGBT关断后，电流下降时间由两部分组成，阶段I电流ΔI下降时间和阶段II电流I1下降时间。阶段I过程在瞬间发生，时间非常短，而阶段II，n−区过剩载流子空穴复合过程较慢, 因此，会引起IGBT关断过程拖尾电流现象。所以IGBT的关断电流下降时间tf主要由阶段II电流下降时间决定。而阶段II电流下降时间即为n−区过剩载流子复合所需时间。

二、IGBT吸收电容是什么

（一）定义

IGBT吸收电容是指IGBT器件在开关过程中能够吸收和储存的能量的大小和特性。它是IGBT内部结构中耦合电容的一种表现形式，用于稳定和调整电流和电压波动，保护IGBT器件和电路的安全运行。

（二）IGBT吸收电容的影响与应用

1. 对开关特性的影响

IGBT吸收电容的大小和特性会直接影响IGBT的开关特性。适当大小的吸收电容可以减小开关过程中的电流和电压波动幅度，降低开关损耗和电磁干扰。然而，过大的吸收电容也会增加电路的复杂性和成本。

2. 对驱动电路设计的影响

在IGBT的驱动电路设计中，需要充分考虑IGBT吸收电容的影响。合理设计驱动电路中的电阻、电感等元件参数以及驱动信号的波形和时序等因素可以优化IGBT的开关性能并降低开关损耗。

3. 对电路稳定性的影响

IGBT吸收电容在电路中起到了稳定和调整电流和电压波动的作用。它可以有效抑制电路中的过电压和过电流现象的发生，保护IGBT器件和电路中的其他元件免受损害。同时，它还可以提高电路的抗干扰能力和可靠性。

4. 应用场景

IGBT吸收电容广泛应用于各种需要高功率和高速开关的电路中。例如，在变频器中，IGBT吸收电容可以保护IGBT器件免受开关过程中产生的过电压和过电流的冲击；在太阳能/风力发电变流器中，它可以稳定输出电压和电流波形并提高系统的运行效率。

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