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IGCT的工作原理

来源:艾特贸易2018-06-12

简介IGCT 利用门极脉冲开通,导通机理与 GTO 完全一样,但关断机理与 GTO 完全不同。表 1-9 给出了两者工作状态的比较。 表 1-9 IGCT 和 GTO 的工作原来比较 在 IGCT 的关断过程中,当进一步增加

    IGCT利用门极脉冲开通,导通机理与GTO完全一样,但关断机理与GTO完全不同。表1-9给出了两者工作状态的比较。

    1-9    IGCTGTO的工作原来比较

 IGCT和GTO的工作原来比较

    IGCT的关断过程中,当进一步增加-diG/dt时,使得负门极电流(-IG)在1μs内上升到阳极电流的幅值,于是GTO的门极一阴极结迅速恢复阻断,几乎所有的阳极电流都转向门极抽出,使器件很快关断。IGCTGTO关断的根本区别是:IGCT瞬时从导通转到阻断状态,变成一个PNP晶体管以后再关断,所以,它无外加du/dt限制;而GTO必须经过一个既非导通又非阻断的中间不稳定状态进行转换,即“GTO区”,所以,GTO需要很大的吸收电路来抑制重加电压的变化率du/dt。阻断状态下IGCT的等效电路可认为是一个基极开路、低增益PNP晶体管与门极电源的串联。

    从理论上讲,门一阴极关断是一种极为可靠的关断,其最大关断电流显著高于GTO的关断电流,且关断时的增益βoff(βoff=ITGQ - IGQ)接近于1,故可省去保护吸收电路。当GTO关断时,主电流较缓慢地分流至门极电路,器件内导通区逐渐变窄,最后形成一个耗尽层将GTO关断,其关断增益βoff35;而GCT是主电流在瞬间全部换流到门极,从而使器件关断,关断时增益βoff1

   IGCT就是所谓的硬驱动GTO晶闸管,它是功率半导体器件中的一种全新概念,IGCT利用门极脉冲开通,导通期间处于闭锁状态,这一点和GTO完全一样,但其关断机理却与GTO完全相同。在导通状态下,IGCT类似SCRGTO,是一个正反馈晶闸管开关,如图1-23所示,因而通态压降低,通流能力强。在阻断状态,门一阴极为反向偏置并有效地退出工作状态。图1-23为导通和阻断状态下IGCT的工作原理图,可以看出,IGCTGTO有明显不同,即IGCT可瞬时由图1-23 (a)转到图1-23 (b),而GTO则必须经由一个既非导通又非阻断的中间不定状态进行转换。正因为如此,GTO才需要较复杂的吸收电路来抑制重加电压的变化率(du/dt),而IGCT却在技术上消除了这一过渡阶段,它可以在电荷从阳极N基区完全被抽出之前(即阴极NPN晶体管完全停止注入电荷之前)将整个阳极电流由阴极迅速转向门极。IGCT在阳极停止注入瞬间的等效电路可参见图1-23 (b)和图1-24。在承受任何阻断电压之前,IGCT先变成晶体管,所以它无外加du/dt的限制,并且可像MOSFETIGBT那样而无需吸收电路。因此,这种关断模型非常适合于无缓冲的大功率应用,并且克服了GTO以晶闸管方式承受阻断电压的不足。

导通状态和阻断状态下的IGCT

    1-23    导通状态和阻断状态下的IGCT

   (a)导通状态;(b)阻断状态

阻断状态下GCT的等效电路

    1-24    阻断状态下GCT的等效电路

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