N-IGBT工作原理详解及电路示例图

图6-21所示的IGBT是由PNP型晶体管和增强型NMOS管组合而成的,这种IGBT称为N-IGBT,用图6-21d所示图形符号表示;相应的还有P沟道IGBT,称为P-IGBT,其图形符号中的箭头方向与N-IGBT相反,由E极指向G极。

由于电力电子设备中主要采用N-IGBT,下面以图6-22所示电路来说明N-IGBT的工作原理。

图6-21 IGBT

a)外形 b)结构 c)等效 d)图形符号(www.xing528.com)

图6-22 N-IGBT工作原理说明图

电源E₂通过开关S为IGBT提供U_GE电压,电源E₁经R₁为IGBT提供U_CE电压。当开关S闭合时,IGBT的G、E极之间获得电压U_GE,只要U_GE电压大于开启电压(2~6V),IGBT内部的NMOS管就有导电沟道形成,NMOS管D、S极之间导通,为晶体管I_b电流提供通路,晶体管导通,有电流I_C从IGBT的C极流入,经晶体管E极后分成I₁和I₂两路电流,I₁电流流经NMOS管的D、S极,I₂电流从晶体管的集电极流出,I₁、I₂电流汇合成I_E电流从IGBT的E极流出,即IGBT处于导通状态。当开关S断开后,U_GE电压为0V,NMOS管导电沟道夹断(沟道消失),I₁、I₂都为0A,I_C、I_E电流也就为0A,即IGBT处于截止状态。

调节电源E₂可以改变U_GE电压的大小,IGBT内部NMOS管的导电沟道宽度会随之变化,I₁电流大小会发生变化。由于I₁电流实际上是晶体管的I_b电流,I₁细小的变化会引起I₂电流(I₂为晶体管的I_c电流)的急剧变化。例如当U_GE增大时,NMOS管的导通沟道变宽,I₁电流增大,I₂电流也增大,即IGBT的C极流入、E极流出的电流增大。