擎住效應(yīng)
發(fā)布時間:2013/5/28 20:48:06 訪問次數(shù):9786
為簡明起見,我們曾用圖9-1 (b)的簡化等EB2-24NU效電路說明IGBT的工作原理,但是IGBT的更實際的工作過程則需用圖9-4來說明。如圖9-4所示,IGBT內(nèi)還含有一個寄生的NPN晶體管,它與作為主開關(guān)器件的PNP晶體管一起將組成一個寄生晶閘管。
在NPN晶體管的基極與發(fā)射極之間存在著體區(qū)短路電阻氏。在該電阻上,P型體區(qū)的橫向空穴電流會產(chǎn)生一定壓降,見圖9—1(a)。對J3結(jié)來說,相當(dāng)于施加一個正偏置電壓。在額定的集電極電流范圍內(nèi),這個正偏壓很小,不足以使J3結(jié)導(dǎo)通,NPN晶體管不起作用。如果集電極電流大到一定程度,這個正偏壓將上升,致使NPN晶體管導(dǎo)通,進而使NPN和PNP晶體管同時處于飽和狀態(tài),造成寄生晶閘管開通,IGBT柵極失去控制作用,這就是所謂的擎住效應(yīng)(Latch),也稱為自鎖效應(yīng)。IGBT -旦發(fā)生擎住效應(yīng)后,器件失控,極電極電流很大,造成過高的功耗,能導(dǎo)致器件損壞。由此可知集電極電流有一個臨界值,大于此值后IGBT會產(chǎn)生擎住效應(yīng)。為此,器件制造廠必須規(guī)定集電極電流的最大值/CM和相應(yīng)昀柵射電壓的最大值。集電極通電流的連續(xù)值超過臨界值/CM時產(chǎn)生的擎住效應(yīng)稱為靜態(tài)擎住效應(yīng)。值得指出的是,IGBT在關(guān)斷的動態(tài)過程中會產(chǎn)生所謂關(guān)斷擎住或稱動態(tài)擎住效應(yīng),這種現(xiàn)象在負載為感性時更容易發(fā)生。動態(tài)擎住所允許的集電極電流比靜態(tài)擎住時還要小,因此制造廠所規(guī)定的/CM值是按動態(tài)擎住所允許的最大集電極電流而確定的。
絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)產(chǎn)生動態(tài)擎住現(xiàn)象的主要原因是器件在高速關(guān)斷時,電流下降太快,集射電壓Uc。突然上升,在J2結(jié)引起較大的位移電流,當(dāng)該電流流過&時,可產(chǎn)生足以使NPN晶體管開通的正向偏置電壓,造成寄生晶閘管自鎖。為了避免發(fā)生動態(tài)擎住現(xiàn)象,可適當(dāng)加大柵極串聯(lián)電阻Rd,以延長IGBT的關(guān)斷時間,使電流下降速度變慢,因而使duCE /dt減小。
為簡明起見,我們曾用圖9-1 (b)的簡化等EB2-24NU效電路說明IGBT的工作原理,但是IGBT的更實際的工作過程則需用圖9-4來說明。如圖9-4所示,IGBT內(nèi)還含有一個寄生的NPN晶體管,它與作為主開關(guān)器件的PNP晶體管一起將組成一個寄生晶閘管。
在NPN晶體管的基極與發(fā)射極之間存在著體區(qū)短路電阻氏。在該電阻上,P型體區(qū)的橫向空穴電流會產(chǎn)生一定壓降,見圖9—1(a)。對J3結(jié)來說,相當(dāng)于施加一個正偏置電壓。在額定的集電極電流范圍內(nèi),這個正偏壓很小,不足以使J3結(jié)導(dǎo)通,NPN晶體管不起作用。如果集電極電流大到一定程度,這個正偏壓將上升,致使NPN晶體管導(dǎo)通,進而使NPN和PNP晶體管同時處于飽和狀態(tài),造成寄生晶閘管開通,IGBT柵極失去控制作用,這就是所謂的擎住效應(yīng)(Latch),也稱為自鎖效應(yīng)。IGBT -旦發(fā)生擎住效應(yīng)后,器件失控,極電極電流很大,造成過高的功耗,能導(dǎo)致器件損壞。由此可知集電極電流有一個臨界值,大于此值后IGBT會產(chǎn)生擎住效應(yīng)。為此,器件制造廠必須規(guī)定集電極電流的最大值/CM和相應(yīng)昀柵射電壓的最大值。集電極通電流的連續(xù)值超過臨界值/CM時產(chǎn)生的擎住效應(yīng)稱為靜態(tài)擎住效應(yīng)。值得指出的是,IGBT在關(guān)斷的動態(tài)過程中會產(chǎn)生所謂關(guān)斷擎住或稱動態(tài)擎住效應(yīng),這種現(xiàn)象在負載為感性時更容易發(fā)生。動態(tài)擎住所允許的集電極電流比靜態(tài)擎住時還要小,因此制造廠所規(guī)定的/CM值是按動態(tài)擎住所允許的最大集電極電流而確定的。
絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)產(chǎn)生動態(tài)擎住現(xiàn)象的主要原因是器件在高速關(guān)斷時,電流下降太快,集射電壓Uc。突然上升,在J2結(jié)引起較大的位移電流,當(dāng)該電流流過&時,可產(chǎn)生足以使NPN晶體管開通的正向偏置電壓,造成寄生晶閘管自鎖。為了避免發(fā)生動態(tài)擎住現(xiàn)象,可適當(dāng)加大柵極串聯(lián)電阻Rd,以延長IGBT的關(guān)斷時間,使電流下降速度變慢,因而使duCE /dt減小。
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