igbt管

igbt管

igbt管的基本结构

绝缘栅双极晶体管（IGBT）本质上是一个场效应晶体管，只是在漏极和漏区之间多了一个 P 型层。根据国际电工委员会的文件建议，其各部分名称基本沿用场效应晶体管的相应命名。

图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构，N+区称为源区，附于其上的电极称为源极。 N+ 区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的P型区（包括P+和P一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（Subchannel      region ）。而在漏区另一侧的 P+ 区称为漏注入区（Drain injector ），它是 IGBT 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成 PNP 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。

为了兼顾长期以来人们的习惯，IEC规定：源极引出的电极端子（含电极端）称为发射极端（子），漏极引出的电极端（子）称为集电极端（子）。这又回到双极晶体管的术语了。但仅此而已。

IGBT的结构剖面图如图2所示。它在结构上类似于MOSFET ，其不同点在于IGBT是在N沟道功率MOSFET 的N+基板（漏极）上增加了一个P+ 基板（IGBT 的集电极），形成PN结j1 ，并由此引出漏极、栅极和源极则完全与MOSFET相似。

图1igbt管 基本结构

由图1可以看出，IGBT相当于一个由MOSFET驱动的厚基区GTR ，其简化等效电路如图3所示。图中Rdr是厚基区GTR的扩展电阻。IGBT是以GTR 为主导件、MOSFET 为驱动件的复合结构。

沟道IGBT的图形符号有两种，如图2所示。实际应用时，常使用图2－55所示的符号。对于P沟道，图形符号中的箭头方向恰好相反，如图2所示。

IGBT 的开通和关断是由栅极电压来控制的。当栅极加正电压时，MOSFET 内形成沟道，并为PNP晶体管提供基极电流，从而使IGBT导通，此时，从P+区注到N一区进行电导调制，减少N一区的电阻 Rdr值，使高耐压的 IGBT 也具有低的通态压降。在栅极上加负电压时，MOSFET 内的沟道消失，PNP晶体管的基极电流被切断，IGBT 即关断。

正是由于 IGBT 是在N 沟道 MOSFET 的 N+ 基板上加一层 P+ 基板，形成了四层结构，由PNP－NPN晶体管构成 IGBT 。但是，NPN晶体管和发射极由于铝电极短路，设计时尽可能使NPN不起作用。所以说， IGBT 的基本工作与NPN晶体管无关，可以认为是将 N 沟道 MOSFET 作为输入极，PNP晶体管作为输出极的单向达林顿管。

采取这样的结构可在 N一层作电导率调制，提高电流密度。这是因 为从 P+ 基板经过 N+ 层向高电阻的 N一层注入少量载流子的结果。 IGBT 的设计是通过 PNP－NPN 晶体管的连接形成晶闸管。

igbt管好坏的检测

igbt管的好坏可用指针万用表的Rxlk挡来检测，或用数字万用表的“二极管”挡来测量PN结正向压降进行判断。检测前先将IGBT管三只引脚短路放电，避免影响检测的准确度；然后用指针万用表的两枝表笔正反测G、e两极及G、c两极的电阻，对于正常的IGBT管（正常G、C两极与G、c两极间的正反向电阻均为无穷大；内含阻尼二极管的IGBT管正常时，e、C极间均有4kΩ正向电阻），上述所测值均为无穷大；最后用指针万用表的红笔接c极，黑笔接e极，若所测值在3．5kΩl左右，则所测管为含阻尼二极管的IGBT管，若所测值在50kΩ左右，则所测IGBT管内不含阻尼二极管。对于数字万用表，正常情况下，IGBT管的C、C极问正向压降约为0．5V。
    
综上所述，内含阻尼二极管的IGBT管检测示意图如图所示，表笔连接除图中所示外，其他连接检测的读数均为无穷大。
  
如果测得IGBT管三个引脚间电阻均很小，则说明该管已击穿损坏；若测得IGBT管三个引脚间电阻均为无穷大，说明该管已开路损坏。实际维修中IGBT管多为击穿损坏。

图3igbt管
 

电磁炉常用igbt管型号及主要参数

 目前，用于电磁炉的IGBT管主要由：AIRCHILD(美国仙童)、INFINEON(德国英飞凌)、TOSHIBA(日本东芝)等几家国外公司生产，各公司对IGBT管的型号命名不尽相同，但大致有以下规律：     

1．管子型号前半部分数字表示该管的最大工作电流值，如：G40××××、20N××××就分别表示其最大工作电流为40A、20A。
     
2．管子型号后半部分数字则表示该管的最高耐压值，如：G×××150××、××N120x××就分别表示最高耐压值为1．5kV、1．2kV。
     
3．管子型号后缀字母含“D”则表示该管内含阻尼二极管。但未标“D”并不一定是无阻尼二极管，因此在检修时一定要用万用表检测验证，避免出现不应有的损失。      一只IGBT管的技术参数较多，包括反向击穿电压(BVceo)、集电极最大连续电流(Ic)、输出功率、工作频率等参数。例：G40N150D
反向击穿电压BVceo(V)       1500
集电极最大连续电流Ic(A)       40
工作电压(V)       1000
输出功率(w)       >2000
工作频率(kHz)       <100
栅板门限电压UGe。(V)       5．5
集、射极间饱和电压Uce(v)       3．5
集、射极间是否有阻尼保护二极管       内含阻尼保护二极管 
   
但在实际修理中，一般只需了解其反向击穿电压(BVceo，又称最高耐压)、集电极最大连续电流(Ic，简称最大电流)及管内是否有阻尼二极管即可。