一、IGBT在應(yīng)用層面通常根據(jù)電壓等級(jí)劃分
低壓IGBT:指電壓等級(jí)在1000V以?xún)?nèi)的IGBT器件,例如常見(jiàn)的650V應(yīng)用于新能源汽車(chē)、家電、工業(yè)變頻等領(lǐng)域。
中壓IGBT:指電壓等級(jí)在1000-1700V區(qū)間的IGBT器件,如1200V應(yīng)用于光伏、電磁爐、家電、焊機(jī)、工業(yè)變頻器和新能源汽車(chē)領(lǐng)域,1700V應(yīng)用于光伏和風(fēng)電領(lǐng)域。
高壓IGBT:指電壓等級(jí)3300V及以上的IGBT器件,比如3300V和6500V應(yīng)用于高鐵、 動(dòng)車(chē)、智能電網(wǎng),以及工業(yè)電機(jī)等領(lǐng)域。
在產(chǎn)品層面通常根據(jù)封裝方式分類(lèi)
IGBT單管:封裝規(guī)模較小,一般指封裝單顆IGBT芯片,電流通常在50A以下,適用于消費(fèi)、工業(yè)家電領(lǐng)域。
IGBT模塊:IGBT最常見(jiàn)的形式,是將多個(gè)IGBT芯片集成封裝在一起,功率更大、散熱能力更強(qiáng),適用于高壓大功率平臺(tái),如新能源車(chē)、光伏、高鐵等。
功率集成(IPM):指把IGBT模塊加上散熱器、電容等外圍組件,組成一個(gè)功能較為完整和復(fù)雜的智能功率模塊。
IGBT的分類(lèi)-穿通 IGBT(PT-IGBT)和非穿通 IGBT(NPT-IGBT)
IGBT 可以根據(jù)它們是否在最靠近發(fā)射極的P層內(nèi)具有N+緩沖層而分為兩種主要方式。
取決于它們后來(lái)是否具有 N+,它們被稱(chēng)為穿通 IGBT 或非穿通 IGBT。
1、穿通 IGBT、PT-IGBT
穿通 IGBT、PT-IGBT 在發(fā)射極接觸處具有 N+ 區(qū)。
穿通 IGBT 包括 N+ 緩沖層,因此也被稱(chēng)為非對(duì)稱(chēng) IGBT。非對(duì)稱(chēng) IGBT 具有不對(duì)稱(chēng)的電壓阻斷能力,即正向和反向擊穿電壓不同。
非對(duì)稱(chēng) IGBT 的反向擊穿電壓小于其正向擊穿電壓,同時(shí)具有更快的切換速度。
穿通 IGBT 是單向的,不能處理反向電壓。因此,它們被用于逆變器和斬波器電路等直流電路中。
2、非穿通 IGBT, NPT-IGBT
非穿通IGBTs沒(méi)有由發(fā)射極接觸額外的N+區(qū)域。NPT-IGBT 的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致它們也被稱(chēng)為對(duì)稱(chēng) IGBT。
由于沒(méi)有額外的 N+ 緩沖層,非穿通 IGBT 也被稱(chēng)為對(duì)稱(chēng) IGBT。
結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性提供了對(duì)稱(chēng)的擊穿電壓特性,即正向和反向擊穿電壓相等。由于這個(gè)原因,它們被用于交流電路。
3、PT-IGBT 和 NPT-IGBT 在電路設(shè)計(jì)上的差異
PT IGBT 和 NPT IGBT 因其結(jié)構(gòu)而具有許多不同的特性。
盡管差異并不總是很顯著,但選擇使用 NPT IGBT 還是 PT IGBT 可能會(huì)對(duì)電路設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響。
1、開(kāi)關(guān)損耗: 對(duì)于給定的 V CE(on),PT IGBT 將具有更高的開(kāi)關(guān)速度,因此,它的總開(kāi)關(guān)能量更低,這是由于較高的增益和少數(shù)載流子壽命減少,從而減少了尾電流。
2、堅(jiān)固性: 一個(gè)重要的問(wèn)題是短路電流能力。1)一般來(lái)說(shuō),NPT IGBT 通常具有短路額定值,但 PT IGBT 則沒(méi)有。
2)從廣義上講,由于結(jié)構(gòu)內(nèi) PNP 雙極晶體管的基極更寬且增益更低,NPT 技術(shù)更加堅(jiān)固耐用,這是 NPT 半導(dǎo)體器件的主要優(yōu)勢(shì),盡管這需要與開(kāi)關(guān)速度進(jìn)行權(quán)衡。
3)就最大電壓而言,很難制造集電極-發(fā)射極電壓大于約 600 伏的 PT-IGBT,而使用 NPT 拓?fù)鋭t很容易實(shí)現(xiàn),這可能會(huì)對(duì)任何給定電子設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體器件選擇產(chǎn)生影響。
3、溫度影響: 對(duì)于 PT 和 NPT IGBT,開(kāi)關(guān)速度幾乎不受溫度影響。然而,可能對(duì)任何電路設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響的一種影響是二極管中的反向恢復(fù)電流隨著溫度的升高而增加,因此外部二極管的影響可能會(huì)影響電路設(shè)計(jì)中的導(dǎo)通損耗。
在關(guān)斷損耗方面,對(duì)于 NPT 器件,速度和開(kāi)關(guān)損耗在整個(gè)溫度范圍內(nèi)幾乎保持不變。對(duì)于 PT IGBT,關(guān)斷速度降低,因此開(kāi)關(guān)損耗增加,然而,無(wú)論如何,損耗通常都很低,因此它不太可能對(duì)大多數(shù)電子設(shè)計(jì)產(chǎn)生任何明顯的影響。
評(píng)論