PWM DC/DC转换器绝缘栅双极晶体管IGBT

　　绝缘栅双极晶体管IGBT（INSu1ated Gate Bipolar Transistor）是一种新型的复合功率开关器件。如图（a）为IGBT芯片的基本结构图，可以看出 ，IGBT比N型沟道的MOSFET多一个P＋层。

　　IGBT的特点如下。

　　（1）IGBT是一种电压控制的功率开关器件：IGBT等效于用MOSFET做驱动级的一种压控功率开关器件。

　　（2）IGBT比MOSFET的耐压高，电流容量大：IGBT导通时正载流子从P＋层流人N型区并在N型区积蓄，加强了电导调制效应，这就使IGBT在导通时 呈现的电阻比高压（300V以上）MOSFET低得多，因而IGBT容易实现高压大电流。前级是个电流较小的MOSFET，允许导通电阻较大，Nˉ层可以适当 地加厚，耐压可以提高。

　　（3）开通速度比MOSFET快：由于IGBT中小电流MOSFET的开通速度很快，在开通之初后级PNP型晶体管的基极电流上升很快，使IGBT的开通速度不 但比双极性晶体管快，而且开通延迟时间td（ON）比同容量的MOSFET还短。

　　（4）关断速度比MOSFET慢：虽然IGBT中前级MOSFET的关断速度很快，但后级PNP型晶体管是少子功率的开关器件，少数载流子要有复合、扩散和 消失的时间，在电流迅速下降到约1/3时，下降速度明显变慢，俗称“拖尾”。后级PNP型管的集一射极之间有基一射极PN结压降和MOSFET的压 降，故集一射极不进入深饱和状态，关断速度较快。随着生产工艺的改进，关断速度也有明显的提高。

　　IGBT的输出特性如图（d）所示，为低压区输出特性。

　　如图 IGBT开关管

　　（1）电压型控制特性。

　　（2）即使在集电极电流Ic很小时，UCE也只少有一个PN结的压降（约0.7V），这就是IGBT为什么不做成低压开关器件的原因。

　　（3）虽然栅极电压UCE不很大（如7V），也能输出一定的集电极电流Ic但通态压降UCE（on）较大。当栅极电压UCE增大到15V时，通态压降UCE（on）明显减小。