变频器电力电子器件中绝缘栅双极晶体管(IGBT)简

    ①结构。IGBT (Isulated Gate Bipolar Transistor)是一种结合了大功率晶体管( BJT)和功率场效应晶体管(MOSFET)二者特点的复合型器件。它既具有MOS器件的工作速度快、驱动功率小的特点，又具备了大功率晶体管的电流能力大、导通压降低的优点，是一种极有价值的新型器件。图1-32表明了IGBT兼有BJT和MOS的优点。
    图1-32    IGBT兼有BJT和MOS的优点    IGBT是在功率场效应管的基础上发展起来的新元件。图1-33为IGBT的结构示意图，IGBT和MOSFET二者结构很类似，不同之处是IGBT多了一个P层发射极，使IGBT相当于一个由MOS驱动的复合型BJT。    由图1-34 (a)的IGBT等效电路可见，IGBT是以BJT为主导元件、MOS为驱动元件的达林顿结构器件。其电路图符号如图1-34 (b)所示。    目前，IGBT的容量已经达到BJT水平(单管IGBT达到2400A／1200V，1800A/1700V)，而且它的驱动简单、保护容易，不用缓冲电路，开关频率高，这些都使IGBT变频器比BJT变频器有更大的吸引力。事实上，在新出品的通用变频器中，IGBT已完全取代了BJT。
    图1-33    IGBT的结构示意图
    图1-34    IGBT等效电路图    ②IGBT的主要参数。其见表1-5。    表1-5    IGBT的主要参数
    ③IGBT的驱动电路。目前，国内市场应用最多的IGBT驱动模块是日本富士公司开发的EXB系列，其特点是驱动模块为单电源供电，内部装有2500V隔离电压的光耦合器，且有过电流保护。下面介绍一种驱动模块EXB851的外形和功能，该模块可驱动600V／400A的IGBT（另一种EXB841可驱动1200V／300A的IG-BT，其引脚、供电电压相同）。    EXB851驱动模块的外形及引脚号如图1-35所示．驱动模块的内部功能如图1-36所示。
    图1-35    EXB851驱动模块外形及引脚图
    图1-36    EXB驱动模块内部功能图    EXB系列的额定值：    供电电压 25V    光耦合器输入电流 10mA    正反向偏置电流 1. 5mA    引脚图：    引脚①：连接反向偏置电源的滤波电容器；    引脚②：驱动模块工作电源+20V；    引脚③：输出驱动信号；    引脚④：连接外部电容器，防止过流保护误动作；    引脚⑤：过流；    引脚⑥：集电极电压测试点；    引脚⑦⑧：不接；    引脚⑨：电源地0V；    引脚⑩：不接；    引脚⑭：驱动信号（-）输入；    引脚⑮：驱动信号(+)输入。    ④IGBT的选用。IGBT的选用有两个原则：一是在关断时，集电极峰值电流必须处在开关安全区工作范围内（即k小于两倍的额定电流）；二是IGBT的工作结温必须在150℃以下。表1-6、表1-7给出在不同变频器容量下所应选用的IGBT模块的额定容量。    表1-6    AC 220V线电压下IGBT模块选用表
    表1-7    AC460V、480V线电压下IGBT模块选用表