绝缘栅双极型晶体管(IGBT)有什么特点？

    电力电子变换技术的发展，使得各种各样的电力电子器件得到了迅速的发展。20世纪80年代，为了给高电压应用环境提供一种高输入阻抗的器件，有人提出了绝缘栅极双极型晶体管IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)。IGBT是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。从等效电路可以看出，IGBT是以BJT为主导元件，MOSFET为驱动元件的达林顿结构器件。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，它用一个MOS门极区来控制宽基区的高电压双极型晶体管的电流传输，这就产生了一种具有功率MOSFET的高输入阻抗与双极型器件优越通态特性相结合的器件，驱动功率小、开关速度快、电流处理能力大和饱和压降低，非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统领域。IGBT由于性能优良，已全面取代了功率晶体管而成为中小容量电力变流装置中的主力器件，在中小功率、低噪声和高性能的电源、逆变器、不间断电源(UPS)和交流电动机调速系统的设计中，得到广泛应用。同时IGBT的单管容量也不断提高，并开始进入中大容量电力变流装置中。目前IGBT单管容量已达到400A／1700V。    功率器件的不断发展，使得其驱动电路也在不断地发展，相继出现了许多专用的驱动集成电路。IGBT的触发和关断要求给其栅极和基极之间加上正向电压和负向电压，栅极电压可由不同的驱动电路产生。当选择这些驱动电路时，必须基于以下的参数来进行：器件关断偏置的要求、栅极电荷的要求、耐固性要求和电源的情况。图2 15为一典型的IGBT驱动电路原理示意图。因为IGBT栅极发射极阻抗大，故可使用MOSFET驱动技术进行触发，不过由于IGBT的输入电容较MOSFET为大，故IGBT的关断偏压应该比许多MOSFET驱动电路提供的偏压更高。
    图2-15    典型的IGBT栅极驱动电路