IGBT关断特性分析
【摘要】本文以IGBT的物理模型为研究对象，详细分析IGBT关断过程中门射极电压、门极电流及集电极射极电压、集电极电流的各种行为情况；并以英飞凌的IGBT参数为依据，建立IGBT的仿真测试模型，分析门射极电压、门极电流及集电极射极电压、集电极电流的情况，与理论分析对比表明结果很好的吻合在一起，为进一步的应用IGBT提供参考。
【关键词】IGBT原理；IGBT关断特性分析；IGBT模型【Abstract】Basedo
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offbehavior；IGBT’smodel0前言
fIGBT结合了MOSFET管和双极性晶体管的优点，具有电压型驱动、输入阻抗高、饱和压降低等一系列的优点，在电力电子领域具有广泛的应用。然而IGBT内部寄生电容的存在，导致IGBT的开断呈现非线性的特点，因此研究IGBT的开断特性有助于更好的应用IGBT器件1。1IGBT的原理其中，VJ1是结J1的正向偏置压降，RD是漂移区电阻，Rch是MOS沟道的电阻。正是由于VJ1的存在，要使IGBT导通，必须要约07V的正向电压。相比之下，在MOSFET的三层结构中没有这个结，所以其导通的条件只是漏源电压大于零。IGBT所具有的这个额外的P层有重要的意义，它能够使得N漂移区发生电导调制，使得IGBT的RD比MOSFET的小得多。图1（b）中，还给出了一个寄生NPN晶体管，两个晶体管的连接方式形成了一个寄生晶闸管。这个寄生晶闸管的存在使得IGBT可能发生闩锁（有的文献称之为擎住效应），即晶闸管的导通会导致IGBT门极失去控制作用并导致器件损坏。在新型IGBT的设计中，通过减小门射短路电阻RS，如图1（b）中所示，可显著抑制闩锁现象。因为要避免NPN晶体管工作，MOSFET和PNP晶体管的电流就不是均匀分配的，MOSFET承担了四分之三的电流。其中，βPNP是宽基极PNP晶体管的电流放大倍数，由于它远小于1，所以晶体
f管集电极电流分量ICP比MOSFET电流分量IMOS要小。通常工况下，PNP晶体管不会处于深饱和状态。图1（b）中所示的三个电容是器件内部的寄生电容，容值随着器件工况而变化。图2给出了这几个寄生电容的物理描述1，也给出了相应的电路元件和电流路径。门集电容CGC是米勒电容，是r