IGBT解析（2）：一圖帶你看懂其工作原理

IGBT這個(gè)東西講起來(lái)還蠻抽象的，按功能來(lái)講，可以把它理解為電路開(kāi)關(guān)，比如家里的電燈開(kāi)關(guān)，不是“通”就是“斷”。

上次我們講了IGBT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，今天我們來(lái)繼續(xù)講關(guān)于它的工作原理。

當(dāng)IGBT正輸入電壓用過(guò)柵極，發(fā)射極會(huì)保持驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)啟。

但當(dāng)柵極端電壓為零或小于0時(shí)，則會(huì)關(guān)閉電路應(yīng)用。

在這里可以得出，IGBT是通過(guò)激活或停用它的柵極端子來(lái)進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作的。

上期視頻我們提到，IGBT既可以當(dāng)做BJT也可以是MOS管，也就是說(shuō)，它實(shí)現(xiàn)的放大量是其輸出信號(hào)控制輸入信號(hào)之間的比率。

IGBT的電路開(kāi)啟

我們看這張圖

當(dāng)集電極相對(duì)于發(fā)射極處于正電位的時(shí)候，N 溝道 IGBT 會(huì)導(dǎo)通，而柵極相對(duì)于發(fā)射極也處于足夠的正電位 (>V GET )。

這會(huì)導(dǎo)致在柵極的正下方形成了反型層，并且形成溝道，隨后電流開(kāi)始從集電極流向發(fā)射極。

IGBT 中的集電極電流 Ic 由兩個(gè)分量 Ie和 Ih 組成。

這里運(yùn)用一道集電極的電流公式：Ic = Ie + Ih

Ie 是由于注入的電子通過(guò)注入層、漂移層和最終形成的溝道從集電極流向發(fā)射極的電流。

Ih 是通過(guò) Q1 和體電阻 Rb從集電極流向發(fā)射極的空穴電流。

詳細(xì)情況可以看向這張圖：

不過(guò)在這里的Ih幾乎可以忽略不計(jì)

因此 Ic ≈ Ie。

IGBT的電路關(guān)閉

當(dāng)準(zhǔn)備關(guān)斷 IGBT時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一種特殊情況，當(dāng)IGBT的集電極電流超過(guò)某個(gè)閾值時(shí)，寄生晶閘管會(huì)被鎖定，柵極端子失去了對(duì)集電極電流的控制，IGBT 無(wú)法關(guān)閉。

這個(gè)時(shí)候我們就需要運(yùn)用到典型的換流電路，讓晶閘管強(qiáng)制換流。這個(gè)話題我們后面有機(jī)會(huì)再深入探討。

總而言之，如果不盡快關(guān)閉設(shè)備，就會(huì)有損壞設(shè)備的可能性。

關(guān)于其工作原理這里額外說(shuō)一個(gè)點(diǎn)：

IGBT 只有在柵極端子上有電壓供應(yīng)時(shí)工作。

一旦存在柵極電壓 ( VG ) ，柵極電流 ( IG ) 就會(huì)增加，然后它會(huì)增加?xùn)艠O-發(fā)射極電壓 ( VGE )。

因此，柵極-發(fā)射極電壓增加了集電極電流 ( IC )。而集電極電流 ( IC ) 降低了集電極到發(fā)射極電壓 ( VCE )。