1. IGBT的特点
IGBT是由场效应管和大功率双极型三极管构成的，IGBT将场效应管的开关速度快、高频特性好、热稳定性好、功率增益大及噪声小等优点与双极型大功率三极管的大电流、低导通电阻特性集于一体，是性能较高的高速、高压半导体功率器件。
它具有的特点：一是电流密度大，是场效应管的数十倍;二是输入阻抗高，栅极驱动功率极小，驱动电路简单:三是低导通电阻，在给定芯片尺寸和Uceo的情况下，其导通电阻Rce低于场效应管的Rds的10%;四是击穿电压高，安全工作区大，在瞬态功率较大时不容易损坏:五是开关速度快，关断时间短，耐压为1~1.8kV的IGBT的关断时间约为1.2us，而耐压为600V的IGBT的关断时间约为0.2us，仅为双极型三极管的10%左右，接近功率型场效应管，并且开关频率达到100kHz， 开关损耗仅为双极型三极管的30%。因此，IGBT 克服了功率型场效应管在高压、大电流下出现导通电阻大、输出功率下降、发热严重的缺陷。IGBT广泛应用在电磁炉等电子产品中，用作功率管。
2. IGBT的实物与电路符号
常见的IGBT的实物和电路符号如图1所示。
IGBT的G极和场效应管一样，是栅极或控制极，C、E极和普通三极管一样，C极是集电极，E极是发射极。
3.IGBT的应用电路
图2所示是电磁炉采用的一种典型的IGBT应用电路。该电路的核心元器件是功率管IGBT、谐振电容C2、谐振线圈(线盘) L2、阻尼管VD。
提示：由于C2与L2并联，所以主回路组咸的谐振回路为电压谐振，又因IGBT的C、E极两端接有阻尼管VD，所以该谐振回路属于准谐振回路。对于熟悉彩色电视机行输出电路原理的维修人员，该电路的原理可谓是一目了然。
t1~t2期间，高电平激励脉冲加至IGBT的栅极使它饱和导通，300V电压通过L2和IGBT的集电极、发射极构成导通回路，因流过电感的电流不能突变，所以IGBT的集电极电流Ic(I1)在t1~t2期间线性增大，使L2产生左正、右负的电动势，到达t2时刻电流达最大。
t2~t3期间，由于激励脉冲变为低电平，IGBT截止，由于Ic不能突变为0，所以L2通过自感产生右正、左负的电动势以阻止电流的突变，该电动势对C2充电，充电电压由低逐渐升高，实现功率管的零电压关断，即IGBT关断瞬间它的集电极电压最低。C2充电产生电流I2，到达t3时刻I2变为0， C2右端电压达到最大，它与C1两端电压叠加后加到IGBT的集电极、发射极，此电压就是IGBT截止期间产生的反峰电压，相当于彩色电视机中行输出管集电极产生的逆程电压。
t3~t4期间，由于IGBT继续截止，所以C2存储的电压通过L2放电，产生放电电流I3，当I3达到负的最大值，C2放电结束，它存储的电能又转为L2中的磁能。
t4~t5期间，因3不能突变为0，于是L2再次产生左正、右负的电动势，该电动势通过C1和阻尼管VD构成的回放电路，放电不仅可阻止振荡的持续进行，而且产生电流I4为C1补充能量，当电流I4为0时放电结束。t5时刻，IGBT在高电平激励脉冲作用下再次导通，实现功率管的零电压导通。IGBT导通后，产生导通电流l5，重复以上过程，在线盘L2上就产生了和激励脉冲工作频率f(20~30kHz)相同的脉冲电流。
综上所述，在一个谐振周期内，只有导通电流I10是电源供给L2的能量，所以加热功率的大小主要取决于I1的大小。因I1与IGBT的导通时间成正比，所以通过调节激励脉冲的宽度就可实现加热功率的调节，当占空比大时IGBT导通时间延长，I1增大，输出功率大，反之结果相反。
网友评论