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提升IGBT開(kāi)關(guān)速度的小技巧

發(fā)布時(shí)間:2013-08-06 責(zé)任編輯:eliane

【導(dǎo)讀】IGBT關(guān)斷損耗大、拖尾嚴(yán)重制約了其在高頻運(yùn)用的發(fā)展,而造成IGBT延遲開(kāi)和關(guān)的原因主要有兩方面。本文將分別針對(duì)這兩方面,提出相應(yīng)的解決方法,解決器件拖尾問(wèn)題,提升IGBT開(kāi)關(guān)速度。

IGBT關(guān)斷損耗大、拖尾是嚴(yán)重制約高頻運(yùn)用的攔路虎。這問(wèn)題由兩方面構(gòu)成:

1)IGBT的主導(dǎo)器件—GTR的基區(qū)儲(chǔ)存電荷問(wèn)題。
2)柵寄生電阻和柵驅(qū)動(dòng)電荷,構(gòu)成了RC延遲網(wǎng)絡(luò),造成IGBT延遲開(kāi)和關(guān)。

這里,首先討論原因一的解決方法。解決電路見(jiàn)圖(1)。

圖1:提升IGBT開(kāi)關(guān)速度技巧(一)
圖1:提升IGBT開(kāi)關(guān)速度技巧(一)
 
IGBT的GTR是利用基區(qū)N型半導(dǎo)體,在開(kāi)通時(shí),通過(guò)施加基極電流,使之轉(zhuǎn)成P型,將原來(lái)的PNP型阻擋區(qū)變?yōu)镻-P-P通路。為保證可靠導(dǎo)通,GTR是過(guò)度開(kāi)通的完全飽和模式。

所謂基區(qū)儲(chǔ)存效應(yīng)造成的拖尾,是由于GTR過(guò)度飽和,基區(qū)N過(guò)度轉(zhuǎn)換成P型。在關(guān)斷時(shí),由于P型半導(dǎo)體需要復(fù)合成本征甚至N型,這一過(guò)程造成了器件的拖尾。

圖2:提升IGBT開(kāi)關(guān)速度技巧(二)
圖2:提升IGBT開(kāi)關(guān)速度技巧(二)
 
該電路采用準(zhǔn)飽和驅(qū)動(dòng)方式,讓IGBT工作在準(zhǔn)飽和模式下。IGBT預(yù)進(jìn)入飽和,驅(qū)動(dòng)電壓就會(huì)被DC拉低,使之退出飽和狀態(tài),反之IGBT驅(qū)動(dòng)電壓上升,VCE下降,接近飽和。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)IGBT,這電路可以保證,IGBT的導(dǎo)通壓降基本維持在3.5V水平,即IGBT工作在準(zhǔn)線(xiàn)性區(qū)。這樣IGBT的GTR的基極就不會(huì)被過(guò)驅(qū)動(dòng),在關(guān)斷時(shí),幾乎沒(méi)有復(fù)合過(guò)程。這樣器件的拖尾問(wèn)題就幾乎解決了!現(xiàn)在,唯一存在的問(wèn)題是IGBT的通態(tài)壓降略高。

這種方式已經(jīng)在邏輯IC里盛行。現(xiàn)在的超高速邏輯電路都采用這種結(jié)構(gòu),包括電腦中的CPU!我們已享用此原理,卻并不知道。

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