晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅;晶闸管是PNPN四层半导体结构,它有三个极:阳极,阴极和门极;晶闸管工作条件为:加正向电压且门极有触发电流;其派生器件有:快速晶闸管,双向晶闸管,逆导晶闸管,光控晶闸管等。晶闸管简称为SCR,IGBT的中文名称为绝缘栅双极型晶体管。IGBT等效为由BJT(双极型三极管)加MOS(绝缘栅型场效应管)。IGBT为全控型器件,SCR为半控型器件。IGBT模块已经在很多运用场合取代了SCR。SCR是通过电流来控制,IGBT通过电压来控制。SCR需要电流脉冲驱动开通,一旦开通,通过门极无法关断。SCR的开关时间较长,所以频率不能太高,一般在3-5KHZ左右;IGBT的开关频率较高。IGBT模块可达30KHZ左右,IGBT单管开关频率更高,达50KHZ以上。晶闸管和IGBT有什么区别?功率晶闸管(SCR)在过去相当一段时间里,几乎是能够承受高电压和大电流的半导体器件。因此,针对SCR的不足,人们又研制开发出了门极关断晶闸管(GTO)。用GTO晶闸管作为逆变器件取得了较为满意的结果,但其关断控制较易失败,仍较复杂,工作频率也不够高。几乎与此同时,电力晶体管(GTR)迅速发展了起来。 一个easy封装一般都封装了6个IGBT芯片,直接组成3相全桥。山西代理英飞凌infineonIGBT模块联系方式
可控硅可控硅简称SCR,是一种大功率电器元件,也称晶闸管。它具有体积小、效率高、寿命长等优点。在自动控制系统中,可作为大功率驱动器件,实现用小功率控件控制大功率设备。它在交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中得到了的应用。可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种。双向可控硅也叫三端双向可控硅,简称TRIAC。双向可控硅在结构上相当于两个单向可控硅反向连接,这种可控硅具有双向导通功能。其通断状态由控制极G决定。在控制极G上加正脉冲(或负脉冲)可使其正向(或反向)导通。这种装置的优点是控制电路简单,没有反向耐压问题,因此特别适合做交流无触点开关使用。IGBTIGBT绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。IGBT非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 北京英飞凌infineonIGBT模块服务电话三项整流桥+6单元的三项全桥IGBT拓扑:以FP开头。
这部分在定义当中没有被提及的原因在于它实际上是个npnp的寄生晶闸管结构,这种结构对IGBT来说是个不希望存在的结构,因为寄生晶闸管在一定的条件下会发生闩锁,让IGBT失去栅控能力,这样IGBT将无法自行关断,从而导致IGBT的损坏。具体原理在这里暂时不讲,后续再为大家更新。2、IGBT和BJT、MOSFET之间的因果故事BJT出现在MOSFET之前,而MOSFET出现在IGBT之前,所以我们从中间者MOSFET的出现来阐述三者的因果故事。MOSFET的出现可以追溯到20世纪30年代初。德国科学家Lilienfeld于1930年提出的场效应晶体管概念吸引了许多该领域科学家的兴趣,贝尔实验室的Bardeem和Brattain在1947年的一次场效应管发明尝试中,意外发明了电接触双极晶体管(BJT)。两年后,同样来自贝尔实验室的Shockley用少子注入理论阐明了BJT的工作原理,并提出了可实用化的结型晶体管概念。1960年,埃及科学家Attala及韩裔科学家Kahng在用二氧化硅改善BJT性能的过程中意外发明了MOSFET场效应晶体管,此后MOSFET正式进入功率半导体行业,并逐渐成为其中一大主力。发展到现在,MOSFET主要应用于中小功率场合如电脑功率电源、家用电器等。
有无缓冲区决定了IGBT具有不同特性。有N*缓冲区的IGBT称为非对称型IGBT,也称穿通型IGBT。它具有正向压降小、犬断时间短、关断时尾部电流小等优点,但其反向阻断能力相对较弱。无N-缓冲区的IGBT称为对称型IGBT,也称非穿通型IGBT。它具有较强的正反向阻断能力,但它的其他特性却不及非对称型IGBT。如图2-42(b)所示的简化等效电路表明,IGBT是由GTR与MOSFET组成的达林顿结构,该结构中的部分是MOSFET驱动,另一部分是厚基区PNP型晶体管。五、IBGT的工作原理简单来说,IGBT相当于一个由MOSFET驱动的厚基区PNP型晶体管,它的简化等效电路如图2-42(b)所示,图中的RN为PNP晶体管基区内的调制电阻。从该等效电路可以清楚地看出,IGBT是用晶体管和MOSFET组成的达林顿结构的复合器件。冈为图中的晶体管为PNP型晶体管,MOSFET为N沟道场效应晶体管,所以这种结构的IGBT称为N沟道IIGBT,其符号为N-IGBT。类似地还有P沟道IGBT,即P-IGBT。IGBT的电气图形符号如图2-42(c)所示。IGBT是—种场控器件,它的开通和关断由栅极和发射极间电压UGE决定,当栅射电压UCE为正且大于开启电压UCE(th)时,MOSFET内形成沟道并为PNP型晶体管提供基极电流进而使IGBT导通,此时,从P+区注入N-的空穴。 这些IGBT是汽车级别的,属于特种模块,价格偏贵。
IGBT裸片是硅基的绝缘栅双极晶体管芯片。裸片和晶圆级别的芯片可帮助模块制造商提高产品集成度和功率密度,并有效节约电路板空间。另外,英飞凌还提供完善的单独塑封IGBT系列:IGBT单管。该系列芯片包括单片IGBT,以及和续流二极管集成封装的产品,广泛应用于通用逆变器、太阳能逆变器、不间断电源(UPS)、感应加热设备、大型家电、焊接以及开关电源(SMPS)等领域。单管IGBT电流密度高且功耗低,能够提高能效、降低散热需求,从而有效降低整体系统成本。功率模块是比分立式IGBT规模稍大的产品类型,用于构造电力电子设备的基本单元。这类模块通常由IGBT和二极管组成,可有多种拓扑结构。而即用型组件模块则于满足大功率应用的需求。这些组件常被称作系统,根据具体应用领域采用IGBT功率模块或单管进行构造。从具有整流器、制动斩波器和逆变器的一体化功率集成模块,到大功率的组件,英飞凌的产品覆盖了几百瓦到几兆瓦的功率范围。这些产品高度可靠,性能、效率和使用寿命均很出色,有利于通用驱动器、伺服单元和可再生能源应用(如太阳能逆变器和风力发电应用)的设计。HybridPACK™系列专为汽车类应用研发,可助力电动交通应用的设计。为更好地支持汽车类应用。 62mm封装(俗称“宽条”):IGBT底板的铜极板增加到62mm宽度。上海进口英飞凌infineonIGBT模块服务电话
34mm封装(俗称“窄条”):由于底板的铜极板只有34mm宽。山西代理英飞凌infineonIGBT模块联系方式
IGBT与MOSFET的开关速度比较因功率MOSFET具有开关速度快,峰值电流大,容易驱动,安全工作区宽,dV/dt耐量高等优点,在小功率电子设备中得到了广泛应用。但是由于导通特性受和额定电压的影响很大,而且工作电压较高时,MOSFET固有的反向二极管导致通态电阻增加,因此在大功率电子设备中的应用受至限制。IGBT是少子器件,它不但具有非常好的导通特性,而且也具有功率MOSFET的许多特性,如容易驱动,安全工作区宽,峰值电流大,坚固耐用等,一般来讲,IGBT的开关速度低于功率MOSET,但是IR公司新系列IGBT的开关特性非常接近功率MOSFET,而且导通特性也不受工作电压的影响。由于IGBT内部不存在反向二极管,用户可以灵活选用外接恢复二极管,这个特性是优点还是缺点,应根据工作频率,二极管的价格和电流容量等参数来衡量。IGBT的内部结构,电路符号及等效电路如图1所示。可以看出,2020-03-30开关电源设计:何时选择BJT优于MOSFET开关电源电气可靠性设计1供电方式的选择集中式供电系统各输出之间的偏差以及由于传输距离的不同而造成的压差降低了供电质量,而且应用单台电源供电,当电源发生故障时可能导致系统瘫痪。分布式供电系统因供电单元靠近负载,改善了动态响应特性。 山西代理英飞凌infineonIGBT模块联系方式