igbt是什么,igbt模块如何使用

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igbt是什么,igbt模块如何使用?

IGBT模块的使用:

1 .防止静电 IGBT 是静电敏感器件,为了防止器件受静电危害,应注意以下两点:

igbt是什么,igbt模块如何使用

① IGBT 模块驱动端子上的黑色海绵是防静电材料,用户用接插件引线时取下防静电材料立即插上引线;在无防静电措施时,不要用手触摸驱动端子。

② 驱动端子需要焊接时,设备或电烙铁一定要接地。

2 .选择和使用

① 请在产品的最大额定值(电压、电流、温度等)范围内使用,一旦超出最大额定值,可能损坏产品,特别是 IGBT 外加超出 Vces 的电压时可能发生雪崩击穿现象从而使元件损坏,请务必在 Vces 的额定值范围内使用!工作使用频率愈高 , 工作电流愈小;源于可靠性的原因,必须考虑安全系数。如果使用前需要测试请务必使用适当的测试设备,以免测试损坏。

② 驱动电路:要确保在模块的驱动端子上的驱动电压和波形达到驱动要求; 栅极电阻 Rg 与 IGBT 的开通和关断特性密切相关,减小 Rg 值开关损耗减少,下降时间减少,关断脉冲电压增加;反之,栅极电阻 Rg 值增加时,会增加开关损耗,影响开关频率;应根据浪涌电压和开关损耗间最佳折衷 ( 与频率有关 ) 选择合适的 Rg 值,一般选为 5 Ω至 100 Ω之间。

③ 保护电路: IGBT 模块使用在高频时布线电感容易产生尖峰电压,必须注意减少布线电感和元件的配置,应注意以下保护项目:过电流保护、过电压保护、栅极过压及欠压保护、安全工作区、过温保护。

④ 吸收电路: 由于 IGBT 开关速度快,容易产生浪涌电压,必须设有浪涌钳位电路。

⑤ 并联使用: 应考虑栅极电路、线路布线、电流不平衡和器件之间的温度不平衡等问题。

⑥ 使用时请避开产生腐蚀气体和严重尘埃的场所。

高速列车中的IGBT是什么?

IGBT是一种功率半导体开关——小到手机充电器、到微波炉、变频空调/冰箱等家电,大到新能源汽车、高铁,超高压输电线路的变电站都会用到功率半导体开关这一元器件,甚至有可能应用在航母的电磁弹射等。

那IGBT到底是什么呢?它具体是怎么起作用的呢?下面让我们来一一回答。

IGBT到底是个啥?

英文全称为Insulated Gate Bipolar Transistor。这一长串英文单词,是不是好像除了一个Gate其他都不太好认?你可以把他,当做是一种电路的开关,一种可以人为精确控制的电路开关,并且开和关的速度可以达到每秒上万次。从外观上看,大概是这个样子的。

这个动画视频,用三分钟说清了IGBT的具体原理。至于为什么我们需要有这样功能的开关,可以拉到文末看第二部分——

不点开视频的话,你也可以通过下面的文字了解——

IGBT的雏形是二极管,下面我们由浅及深,逐步介绍IGBT有趣的工作原理。

二极管的工作原理

二极管由半导体材料,比如硅Si,制造出来,Si的价电子层有四个电子,会跟相邻的四个Si原子形成共价健。

电流的传导需要自由电子,而共价键比较稳定,几乎没有多余电子。怎么办呢?科学家想出一个办法——掺杂。比如用价电子为5的磷P置换Si,自由电子产生了。

光有电子没有用,半导体需要用价电子为3的硼B置换另一块Si,空穴产生了。就这样,萝卜和坑都有了。

前者被称为N型半导体,后者被称为P型半导体。

将N型和P型半导体拼在一起,二极管就诞生了。在两种半导体的交界线,有趣的事情发生了。交界处的空穴和电子,在相互吸引下,“牵手”成功。

同时因为电子的离开,会使N部分边缘轻微带正电。相反,P部分边缘带负电。产生的内电场(又称势垒)会阻止任何一个电子进一步迁移。因此断电状态下,二极管内是没有电流的。

下面,我们给二极管接上电源。

此时电源吸引电子和空穴到两个极端,无法有电流产生,也就是电路断开。

如果反转电源,又会发生什么?

假设电源有足够电压,能够克服内电场的阻挡,电子会越过势垒,跳到P型的空穴里,并逐渐移动到外部电路,即电路接通。此时外部电压也被称为二极管的正向偏压。

这种材料存在导通和不导通两种状态,而且可以人为控制,所以被成为“半导体。”接下来,难度有所升级哦。

MOSFET的工作原理

MOSFET,又简称MOS管,金属(metal)、氧化物(oxide)、半导体(semiconductor)场效应晶体管,有NPN型和PNP型。我们以NPN型为例,看看电路是如何接通和断开的。

和二极管相同,MOS管的N部分、P部分交界处也会产生内电场,阻止电子扩散,此时没有电流。

下面我们接通电源,底部N部分电子向正极移动,空穴向相反方向移动,底部N与P交界处内电场持续增大,即电路断开。反向接通电源,也是如此,在上端的N型半导体与P型半导体交界处,内电场增大,电路依旧处于断开状态。那么,怎么才能让电路接通呢?

MOSFET的剖面大概是这个样子的

这个结构无论正反接电压,都无法使电路导通

工程师在P部分上方加入金属板和绝缘板,又称为栅级。

源极与漏极电压不变,栅源加正电压。栅极将P部分电子吸引到绝缘板附近,空穴被填充,此处电位逐渐变化到和两旁N部分相同,于是一条通道打开了。

电子在源极、漏极电压驱动下运动,产生电流,电路接通。

升高栅极电压,电路接通;降低栅极电压,电路断开。

栅极的存在,使得MOS管只需要很小的驱动功率和很低的电压,就可以控制大功率大电压的电路。而且可以实现很快的速度。我们理想中的开关管已经产生了。

IGBT的区别

其实IGBT的结构和MOS管非常接近,只是有时候,MOSFET支持的电压还不够高,电流还不够大。电压乘以电流等于功率,也就是MOSFET控制的电路,功率还不够高。此时需要背面增加N+和P+层。

“+”意味着更高的自由电子或者空穴密度。从而IGBT在保留MOS管优点的同时,增加了载流能力和抗压能力。

这样,IGBT就可以承担新能源车上交直流转换、高低压转换的繁重而精确的工作了。

第二个问题,IGBT在哪里有应用?

交流电和直流电各有优势,交流电适合发电站发电,且可以通过电磁感应简单地变换电压;直流电则适合使用化学电池储存。

但在半导体功率开关诞生之前,两者之间无法自由且高效地互相转换。所以在爱迪生和特斯拉的时代,两位科学巨人在道路选择的问题上发生了很大的分歧。

自从有了诸如IGBT的功率半导体开关,人们就能通过PWM脉宽调制的方式,配合一定的简单电路,让电能在交流和直流之间自由转换,并且控制交直流的电压,以及交流电的频率——关键效率还很高,不会损失很多能量。

如果你不了解这交流电如何变成直流电,下面我们的这篇视频,应该可以让你三分钟快速了解。

文中为了便于理解,举例的是最简单的单相桥式电路。工程师使用更复杂的三相桥式电路,还可以任意控制三相交流电的每相相位,从而实现对于使用交流电的电机,进行精确控制。

生活中的许多场合都会用到功率半导体开关——从手机充电器、到微波炉、变频空调/冰箱等家电,到新能源汽车、高铁,超高压输电线路的变电站,甚至有可能应用在航母的电磁弹射等。

作为功率半导体开关中,效率与控制精度较高的一类,IGBT的制造工艺更为复杂,耐压程度更高,成本也会相对较高。所以一般都应用在相对比较高级、能够承担更高成本的场合——

比如对控制精度要求很高、输出实时变化的新能源车上的电机控制器、充电器;对耐压和输出精度都要求较高的高铁电机控制器;对耐压要求很高的变电站升降压电路等场合。

至于更一般的场合,一般会用成本更低的MOSFET管、晶闸管等。

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igbt是多少纳米?

这个问题没有明确结论,因为IGBT并不是一种纳米级别的物质或材料。IGBT是一种晶体管,属于半导体器件的一种,主要用于功率电子转换和控制。它的尺寸不是以纳米为度量单位。如果要讨论IGBT的性能和特性,需要详细探讨其制造工艺、结构、材料等方面的内容。

为什么能产生交流?

IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是一种功率半导体器件,能够在高电压和高电流条件下工作。它由一个PNPN结构组成,具有一个控制栅极和一个主极。IGBT的工作原理是通过控制栅极电压来控制主极电流的通断。当控制栅极施加正向电压时,PNPN结构中的NPN三极管被打开,主极电流可以流动。

当控制栅极施加负向电压时,PNPN结构中的PN结被反偏,主极电流被截断。

通过控制栅极电压的变化,可以实现对主极电流的快速开关,从而产生交流信号。因此,IGBT能够产生交流信号。

电焊机里IGBT啥意思?

IGBT是功率元器件,是逆变焊机里采用高成本、高性能的功率元器件, IGBT双模块全桥技术,目前采用该技术与配置的有:山大奥太、北京时代、深圳麦太保、浙江凯尔达、成都华远、、、、这几家工厂的IGBT逆变焊机,质量都还是算是过关的。

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