IGBT的工作原理及檢測方法

  IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)又稱絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的複合全控型電壓驅動式功率半導體器件, 其輸入極為MOSFET,輸出極為PNP晶體管,因此,可以把其看作是MOS輸入的達林頓管。它融合了MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方麵的優點,具備易於驅動、峰值電流容量大、自關斷、開關頻率高 (10-40 kHz) 等特點,已逐步取代晶閘管和GTO(門極可關斷晶閘管),是目前發展最為迅速的新一代千亿体育器件。廣泛應用於小體積、高效率的變頻電源、電機調速、 UPS 及逆變焊機當中。

  1. IGBT的工作原理

  IGBT由柵極(G)、發射極(E)和集電極(C)三個極控製。如圖1,IGBT的開關作用是通過加正向柵極電壓形成溝道,給PNP晶體管提供基極電流,使IGBT導通。反之,加反向門極電壓消除溝道,切斷基極電流,使IGBT關斷。由圖2可知,若在IGBT的柵極和發射極之間加上驅動正電壓,則MOSFET導通,這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態而使得晶體管導通;若IGBT的柵極和發射極之間電壓為0V,則MOSFET截止,切斷PNP晶體管基極電流的供給,使得晶體管截止。

  

 

  圖1 IGBT 結構圖

  

 

  圖2 IGBT電氣符號(左)與等效的電路圖(右)

  如果IGBT柵極與發射極之間的電壓,即驅動電壓過低則IGBT不能穩定的工作,如果過高甚至超過柵極—發射極之間的耐壓,則IGBT可能會永久損壞。同樣,如果IGBT集電極與發射極之間的電壓超過允許值,則流過IGBT的電流會超限,導致IGBT的結溫超過允許值,此時IGBT也有可能會永久損壞。

  2. IGBT極性判斷

  對IGBT進行檢測時,應選用指針式萬用表。首先將萬用表撥到R×1KΩ檔,用萬用表測量各極之間的阻值,若某一極與其它兩極阻值為無窮大,調換表筆後該極與其它兩極的阻值仍為無窮大,則此極為柵極(G)。再用萬用表測量其餘兩極之間的阻值,若測得阻值為無窮大,調換表筆後阻值較小,當測量阻值較小時,紅表筆接觸的為集電極(C),黑表筆接觸的為發射極(E)。

  3 IGBT實物圖

  

 

  3. IGBT好壞的判斷

  判斷IGBT好壞時必須選用指針式萬用表(電子式萬用表內部電池電壓太低),也可以使用9V電池代替。首先將萬用表撥到R×10KΩ檔(R×1KΩ檔時,內部電壓過低,不足以使IGBT導通),用黑表筆接IGBT的集電極(C),紅表筆接IGBT的發射極(E),此時萬用表的指針在零位。用手指同時觸及一下柵極(G)和集電極(C),這時IGBT被觸發導通,萬用表的指針明顯擺動並指向阻值較小的方向並能維持在某一位置。然後再用手指同時觸及一下柵極(G)和發射極(E),這時IGBT被阻斷,萬用表的指針回零。在檢測中以上現象均符合,可以判定IGBT是好的,否則該IGBT存在問題。

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