IGBT的静态和动态特性

igbt的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给pnp晶体管提供基极电流，使igbt导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使igbt关断。igbt的驱动方法和mosfet基本相同，只需控制输入极n一沟道mosfet，所以具有高输入阻抗特性。

当mosfet的沟道形成后，从p+基极注入到n一层的空穴（少子），对n一层进行电导调制，减小n一层的电阻，使igbt在高电压时，也具有低的通态电压。

igbt的工作特性包括静态和动态两类：

1．静态特性igbt的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。

igbt的伏安特性是指以栅源电压ugs为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压ugs的控制，ugs越高，id越大。它与gtr的输出特性相似．也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性3部分。在截止状态下的igbt，正向电压由j2结承担，反向电压由j1结承担。如果无n+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入n+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了igbt的某些应用范围。

igbt的转移特性是指输出漏极电流id与栅源电压ugs之间的关系曲线。它与mosfet的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压ugs(th)时，igbt处于关断状态。在igbt导通后的大部分漏极电流范围内，id与ugs呈线性关系。最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值一般取为15v左右。

igbt的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。igbt处于导通态时，由于它的pnp晶体管为宽基区晶体管，所以其b值极低。尽管等效电路为达林顿结构，但流过mosfet的电流成为igbt总电流的主要部分。此时，通态电压uds(on)可用下式表示

uds(on)＝uj1＋udr＋idroh（2－14）

式中uj1——ji结的正向电压，其值为0.7～iv；

udr——扩展电阻rdr上的压降；

roh——沟道电阻。

通态电流ids可用下式表示：

ids=(1+bpnp)imos

式中imos——流过mosfet的电流。

由于n+区存在电导调制效应，所以igbt的通态压降小，耐压1000v的igbt通态压降为2～3v。

igbt处于断态时，只有很小的泄漏电流存在。

2．动态特性igbt在开通过程中，大部分时间是作为mosfet来运行的，只是在漏源电压uds下降过程后期，pnp晶体管由放大区至饱和，又增加了一段延迟时间。td(on)为开通延迟时间，tri为电流上升时间。实际应用中常给出的漏极电流开通时间ton即为td(on)tri之和。漏源电压的下降时间由tfe1和tfe2组成，如图所示

　

igbt在关断过程中，漏极电流的波形变为两段。因为mosfet关断后，pnp晶体管的存储电荷难以迅速消除，造成漏极电流较长的尾部时间，td(off)为关断延迟时间，trv为电压uds(f)的上升时间。实际应用中常常给出的漏极电流的下降时间tf由图中的t(f1)和t(f2)两段组成，而漏极电流的关断时间

t(off)=td(off)+trv十t(f)

式中，td(off)与trv之和又称为存储时间。