IGBT在二極管鉗位感性負載條件下的電路如圖1所示，該電路為IGBT常用電路，可作為IGBT開關(guān)特性的測試電路，評估IGBT的開通及關(guān)斷行為。圖2為綜合考慮了二極管的恢復特性及雜散電感(Ls)得到的IGBT實際開關(guān)波形，可作為設(shè)計IGBT驅(qū)動電路的參考。首先我們設(shè)定IGBT運行在持續(xù)的穩(wěn)態(tài)電流條件下，流經(jīng)感性負載然后流過與感性負載并聯(lián)的理想續(xù)流二極管。
IGBT二極管鉗位感性負載電路
圖1. Diode-Clamped inductive load
IGBT開關(guān)波形
圖2. IGBT Switching Waveforms
IGBT的導通波形與MOSFET非常相像，IGBT的關(guān)斷特性除了拖尾電流外也與MOSFET類似，下面逐個時間區(qū)域說明IGBT動作原理。
a.導通過程
t0時間段：
t0時間段內(nèi)，門極電流iG對輸入寄生電容Cge、Cgc充電，VGE上升至閾值VGE(th)。VGE被認為線性上升，實際上是時間常數(shù)為RG(Cge+Cgc)的指數(shù)曲線。在此時間內(nèi)，VCE及iC不變。導通延遲時間定義為從門極電壓上升至VGG+的10%開始到集電極電流iC上升至Io的10%的為止。因而，大部分導通延遲時間處在t0時間段。
t1時間段：
當VGE超過VGE(th)時，柵氧化層下的基區(qū)形成溝道，電流開始導通。在此時間內(nèi)，IGBT處在線性區(qū)，iC隨著VGE而上升。iC的上升與VGE的上升有關(guān)，最終到達滿載電流Io。在t1和t2時間段，VCE的值相對于Vd略有下降，這是由于回路的雜散電感造成的電壓VLS=LS*diC/dt，產(chǎn)生在LS兩端，與Vd方向相反。當iC上升時，VCE下降的值取決于diC/dt及LS，形狀隨iC形式而變化。
t2,t3時間段：
二極管電流iD在t1時間段內(nèi)開始下降，然而并不能立刻降至0A，因為存在反向恢復過程，電流會反向流動。反向恢復電流疊加至iC上，使t2、t3時間段的iC形式一樣。此刻，二極管兩端的反向電壓增加，IGBT兩端壓降VCE下降，因為Cge在VCE較大時的值較小，VCE迅速下降，因而，此時的dVCE/dt較大。在t3時間內(nèi)，Cgc吸收及放電門極驅(qū)動電流，Cge放電。在t3時間段末尾，二極管的反向恢復過程結(jié)束。
t4時間段：
該段時間內(nèi)，iG向Cgc充電，VGE維持在VGE,IO，iC維持在滿載電流Io，而VCE以 (VGG-VGE,Io)/(RGCgc)的速度下降。VCE大幅度下降并有一個拖尾電壓，這是因為Cgc在低VCE時的值較大。
t5時間段：
該段時間內(nèi)VGE再次以時間常數(shù)RG(Cge+Cgc,miller)增加直到VGG+，Cgc,miller為密勒電容，由于密勒效應隨著VCE的降低而上升。t5時間內(nèi)，VCE緩慢下降至集電極-發(fā)射極飽和電壓，充分進入飽和狀態(tài)。這是因為IGBT晶體管穿過線性區(qū)的速度比MOSFET慢，以及密勒電容Cgc,miller的影響。轉(zhuǎn)載請注明出處：
IGBT開通動作過程圖解
圖3 IGBT開通動作過程圖解
驅(qū)動器啟動過程模擬仿真：
IGBT仿真模型分析結(jié)果
圖4 IGBT仿真模型分析結(jié)果
烜芯微專業(yè)制造二極管，三極管，MOS管，橋堆等20年，工廠直銷省20%，4000家電路電器生產(chǎn)企業(yè)選用，專業(yè)的工程師幫您穩(wěn)定好每一批產(chǎn)品，如果您有遇到什么需要幫助解決的,可以點擊右邊的工程師,或者點擊銷售經(jīng)理給您精準的報價以及產(chǎn)品介紹
烜芯微專業(yè)制造二極管，三極管，MOS管，橋堆等20年，工廠直銷省20%，4000家電路電器生產(chǎn)企業(yè)選用，專業(yè)的工程師幫您穩(wěn)定好每一批產(chǎn)品，如果您有遇到什么需要幫助解決的,可以點擊右邊的工程師,或者點擊銷售經(jīng)理給您精準的報價以及產(chǎn)品介紹