IGBT 应用笔记

利用IGBT高速、低饱和电压特性的应用领域正在迅速扩大。它包括工业应用，例如太阳能系统逆变器和不间断电源 (UPS)，以及消费类应用，例如等离子显示面板 (PDP) 中的照明控制、IH 烹饪加热器中的加热器控制、功率因数校正 (PFC) 电路空调中的逆变器以及相机中的闪光灯控制。

简介 绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 是一种功率晶体管，它结合了金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的高速开关和电压驱动特性以及低导通电阻（低饱和电压） ）双极晶体管的特性。如图1所示，IGBT的原理图符号显示了具有MOS栅极结构的双极晶体管。IGBT的结构结合了MOS晶体管和双极晶体管，如等效电路所示。

IGBT 等效电路

利用IGBT高速、低饱和电压特性的应用领域正在迅速扩大。它包括工业应用，例如太阳能系统逆变器和不间断电源 (UPS)，以及消费类应用，例如等离子显示面板 (PDP) 中的照明控制、IH 烹饪加热器中的加热器控制、功率因数校正 (PFC) 电路空调中的逆变器以及相机中的闪光灯控制。

图 2 比较了 IGBT、双极晶体管和 MOSFET 的结构和特性。IGBT 的基本结构是在 MOSFET 的漏极（集电极）侧添加一个 p+ 层以及一个额外的 pn 结。当处于导通状态时，n-层的电阻通过当空穴从p+层注入到n-层时发生正空穴时发生的传导调制而迅速减小。这使得 IGBT 能够比 MOSFET 处理更大的电流（由于导通电阻更低），从而减少传导损耗（产生的热量更低）并实现更小的芯片尺寸。

IGBT的基本结构

然而，这种IGBT结构意味着在开关操作过程中，所收集的空穴（少数载流子）的流出路径在关断时被阻断，导致延迟关断和拖尾电流的现象。因此，与 MOS-FET 相比，关断损耗增加，开关速度降低。