igbt為什么要反并聯(lián)二極管

IGBT是一種功率器件，它是一種膜材料型結(jié)構(gòu)，它采用P型部分、N型部分、漂移區(qū)、隔離氧化層、金屬控制電極和保護(hù)結(jié)構(gòu)等元件組成，為集成化的功率MOSFET和雙極性晶體管提供了一種重要的替代品。在高壓、大電流下，IGBT正常的工作需要保護(hù)二極管，因此在IGBT的極端上還需要并聯(lián)一個(gè)二極管。

一、IGBT的工作原理

IGBT是一種雙向可控晶體管，它整合了MOSFET的高輸入阻抗特性和BJT的低導(dǎo)通電壓特性。它工作時(shí)，當(dāng)控制極加高電壓時(shí)，漂移區(qū)處于通電狀態(tài)，由于N型-漂移區(qū)- P型區(qū)這一結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致漂移區(qū)中的大量載流子流向P區(qū)，從而產(chǎn)生一個(gè)P- N結(jié)，并且展開(kāi)P區(qū)中的空穴與我們漂移區(qū)中的自由電子重組后，將漂移區(qū)放電。

二、IGBT的特點(diǎn)

1. IGBT的導(dǎo)通壓降小，電流密度高。相比之下，輸入電阻比雙極晶體管高3-5個(gè)數(shù)量級(jí)，具有非常好的抗噪性，使其長(zhǎng)距離傳輸數(shù)據(jù)時(shí)不易受到干擾。

2. IGBT與MOSFET一樣具有高速開(kāi)關(guān)，使其成為領(lǐng)域性芯片的一種極具性價(jià)比的選擇。它的漏電電流小，因此它的開(kāi)關(guān)參數(shù)表現(xiàn)非常優(yōu)秀。

3. IGBT和MOSFET相比，它的反并聯(lián)二極管比MOSFET反并聯(lián)二極管的作用強(qiáng)得多，但這就造成了IGBT的密度要低于MOSFET。

三、IGBT反并聯(lián)二極管的作用

IGBT的反并聯(lián)二極管是為了解決IGBT在關(guān)閉時(shí)，PG急躁地達(dá)到飽和電壓，核查偏導(dǎo)通控制極的電壓膨脹，使維持電池電流脈沖長(zhǎng)達(dá)毫秒，將IGBT極限內(nèi)部結(jié)構(gòu)燒毀。在IGBT反相并聯(lián)的晶體管中，該晶體管通過(guò)去除PG電位上的漏電流，防止PG 的電位急劇升高和通最終的減速P區(qū)的轉(zhuǎn)換的保護(hù)。

四、IGBT反并聯(lián)二極管的作用比較

1. IGBT反并聯(lián)二極管比MOSFET反并聯(lián)二極管的作用強(qiáng)得多，但這就造成了IGBT的密度要低于MOSFET。

2. IGBT反并聯(lián)二極管的效果比較好，主要表現(xiàn)在它的導(dǎo)通電壓低，損耗較小，且使用壽命較長(zhǎng)。

3.像MOSFET這樣的設(shè)備的反并聯(lián)二極管略有不足。其中的原因在于，由于二極管的導(dǎo)通壓降低，導(dǎo)致整體設(shè)備輸出功率降低。而在IGBT中，由于它的導(dǎo)通壓較小，因此在具有相同的輸出功率的情況下，它需要更加大的電流。

4.另外，在IGBT中，反并聯(lián)二極管還能通過(guò)熱電限流的整體機(jī)制，有效減少IGBT中的過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱等因素的發(fā)生，從而擴(kuò)展整體設(shè)備的使用壽命。相比之下，MOSFET的設(shè)計(jì)更適合在通用電源環(huán)境中使用。

五、結(jié)論

IGBT反并聯(lián)二極管是保證IGBT正常工作的關(guān)鍵設(shè)備之一。反并聯(lián)二極管的作用是保護(hù)IGBT工作時(shí)，避免IGBT在關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生過(guò)高的PG電位，從而達(dá)到保護(hù)作用。與MOSFET相比，IGBT的反并聯(lián)二極管具有更好的效果，具有導(dǎo)通電壓低、損耗小、使用壽命較長(zhǎng)等特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)和選擇時(shí)，工程師們應(yīng)該充分考慮反并聯(lián)二極管的作用，以確保電子設(shè)備的正常運(yùn)行。