IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)即绝缘栅双极晶体管,是一种半导体功率开关器件。它具有MOSFET的高输入阻抗和bipolar晶体管的低导通电阻的优点,因此在高压、高电流、高频率的功率电子应用中得到广泛应用。下面我们来了解一下IGBT的结构特点和工作原理。
一、结构特点
IGBT的结构主要由PNP型bipolar晶体管和N型MOSFET晶体管组成。IGBT的结构与普通的双极晶体管相似,但是在两个P型区之间插入了一个N型区,形成了PNP-N-MOSFET的结构。与MOSFET相似的是,IGBT的控制端也是一个栅极,控制端与管子之间有一个绝缘层隔离。与双极晶体管相似的是,控制端的电压可以控制管子的导通和截止。IGBT的结构如下图所示:
![IGBT结构图](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9e/IGBT_structure.png)
二、工作原理
当控制端施加正向电压时,栅极与源极之间形成一个电场,将N型区中的电子向P型区注入,使得P型区中的空穴增多,形成一个P型管子。当P型管子接通后,沿着N型区的电子开始注入P型区,形成一个电流放大效应,使得整个器件的电流增大。此时,IGBT的导通电阻较低,可以承受较大的电流。
当控制端施加负向电压时,栅极与源极之间的电场消失,P型管子中的电子和空穴会重新组合,使得P型管子截止。此时,整个器件的电流减小,IGBT的导通电阻增大。
因此,IGBT的导通和截止可以通过控制端的电压来实现,且控制端的电流非常小,因此可以实现高效率的功率控制。
总之,IGBT器件具有高性能、高可靠性、低开关损耗、阻止反并联二极管的正向导通等特点,是大功率电子应用中的重要器件。
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