并在检测电阻40上得到检测信号。因此,这种将检测电阻40通过引线直接与主工作区的源区金属相接,可以避免主工作区的工作电流接地电压对测试的影响。但是,这种方式得到的检测电流曲线与工作电流曲线并不对应,如图4所示,得到的检测电流与工作电流的比例关系不固定,在大电流时,检测电流与工作电流的偏差较大,此时,电流传感器1的灵敏性较低,从而导致检测电流的精度和敏感性比较低,广东优势西门康IGBT模块。针对上述问题,本发明实施例提供了igbt芯片及半导体功率模块,避免了栅电极因对地电位变化造成的偏差,提高了检测电流的精度。为便于对本实施例进行理解,下面首先对本发明实施例提供的一种igbt芯片进行详细介绍。实施例一:本发明实施例提供了一种igbt芯片,图5为本发明实施例提供的一种igbt芯片的结构示意图,如图5所示,在igbt芯片上设置有:工作区域10、电流检测区域20和接地区域30;其中,在igbt芯片上还包括第1表面和第二表面,且,第1表面和第二表面相对设置;第1表面上设置有工作区域10和电流检测区域20的公共栅极单元100,以及,工作区域10的第1发射极单元101,广东优势西门康IGBT模块,广东优势西门康IGBT模块、电流检测区域20的第二发射极单元201和第三发射极单元202,其中,第三发射极单元202与第1发射极单元101连接。当前市场上销售的多为此类模块化产品,一般所说的IGBT也指IGBT模块。广东优势西门康IGBT模块
晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅;晶闸管是PNPN四层半导体结构,它有三个极:阳极,阴极和门极;晶闸管工作条件为:加正向电压且门极有触发电流;其派生器件有:快速晶闸管,双向晶闸管,逆导晶闸管,光控晶闸管等。晶闸管简称为SCR,IGBT的中文名称为绝缘栅双极型晶体管。IGBT等效为由BJT(双极型三极管)加MOS(绝缘栅型场效应管)。IGBT为全控型器件,SCR为半控型器件。IGBT模块已经在很多运用场合取代了SCR。SCR是通过电流来控制,IGBT通过电压来控制。SCR需要电流脉冲驱动开通,一旦开通,通过门极无法关断。SCR的开关时间较长,所以频率不能太高,一般在3-5KHZ左右;IGBT的开关频率较高。IGBT模块可达30KHZ左右,IGBT单管开关频率更高,达50KHZ以上。晶闸管和IGBT有什么区别?功率晶闸管(SCR)在过去相当一段时间里,几乎是能够承受高电压和大电流的半导体器件。因此,针对SCR的不足,人们又研制开发出了门极关断晶闸管(GTO)。用GTO晶闸管作为逆变器件取得了较为满意的结果,但其关断控制较易失败,仍较复杂,工作频率也不够高。几乎与此同时,电力晶体管(GTR)迅速发展了起来。广东优势西门康IGBT模块兼有金氧半场效晶体管的高输入阻抗和电力晶体管的低导通压降两方面的优点。
尽量不要用手触摸驱动端子部分,当必须要触摸模块端子时,要先将人体或衣服上的静电用大电阻接地进行放电后,再触摸;在用导电材料连接模块驱动端子时,在配线未接好之前请先不要接上模块;尽量在底板良好接地的情况下操作。在应用中有时虽然保证了栅极驱动电压没有超过栅极比较大额定电压,但栅极连线的寄生电感和栅极与集电极间的电容耦合,也会产生使氧化层损坏的振荡电压。为此,通常采用双绞线来传送驱动信号,以减少寄生电感。在栅极连线中串联小电阻也可以抑制振荡电压。此外,在栅极—发射极间开路时,若在集电极与发射极间加上电压,则随着集电极电位的变化,由于集电极有漏电流流过,栅极电位升高,集电极则有电流流过。这时,如果集电极与发射极间存在高电压,则有可能使IGBT发热及至损坏。在使用IGBT的场合,当栅极回路不正常或栅极回路损坏时(栅极处于开路状态),若在主回路上加上电压,则IGBT就会损坏,为防止此类故障,应在栅极与发射极之间串接一只10KΩ左右的电阻。在安装或更换IGBT模块时,应十分重视IGBT模块与散热片的接触面状态和拧紧程度。为了减少接触热阻,比较好在散热器与IGBT模块间涂抹导热硅脂。一般散热片底部安装有散热风扇。
分两种情况:②若栅-射极电压UGE<Uth,沟道不能形成,IGBT呈正向阻断状态。②若栅-射极电压UGE>Uth,栅极沟道形成,IGBT呈导通状态(正常工作)。此时,空穴从P+区注入到N基区进行电导调制,减少N基区电阻RN的值,使IGBT通态压降降低。IGBT各世代的技术差异回顾功率器件过去几十年的发展,1950-60年代双极型器件SCR,GTR,GTO,该时段的产品通态电阻很小;电流控制,控制电路复杂且功耗大;1970年代单极型器件VD-MOSFET。但随着终端应用的需求,需要一种新功率器件能同时满足:驱动电路简单,以降低成本与开关功耗、通态压降较低,以减小器件自身的功耗。1980年代初,试图把MOS与BJT技术集成起来的研究,导致了IGBT的发明。1985年前后美国GE成功试制工业样品(可惜后来放弃)。自此以后,IGBT主要经历了6代技术及工艺改进。从结构上讲,IGBT主要有三个发展方向:1)IGBT纵向结构:非透明集电区NPT型、带缓冲层的PT型、透明集电区NPT型和FS电场截止型;2)IGBT栅极结构:平面栅机构、Trench沟槽型结构;3)硅片加工工艺:外延生长技术、区熔硅单晶;其发展趋势是:①降低损耗②降低生产成本总功耗=通态损耗(与饱和电压VCEsat有关)+开关损耗(EoffEon)。封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上。
在现代电力电子技术中得到了越来越的应用,在较高频率的大、率应用中占据了主导地位。IGBT的等效电路如图1所示。由图1可知,若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOS截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。IGBT与MOSFET一样也是电压控制型器件,在它的栅极—发射极间施加十几V的直流电压,只有在uA级的漏电流流过,基本上不消耗功率。1、IGBT模块的选择IGBT模块的电压规格与所使用装置的输入电源即试电电源电压紧密相关。其相互关系见下表。使用中当IGBT模块集电极电流增大时,所产生的额定损耗亦变大。同时,开关损耗增大,使原件发热加剧,因此,选用IGBT模块时额定电流应大于负载电流。特别是用作高频开关时,由于开关损耗增大,发热加剧,选用时应该降等使用。2、使用中的注意事项由于IGBT模块为MOSFET结构,IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。由于此氧化膜很薄,其击穿电压一般达到20~30V。因此因静电而导致栅极击穿是IGBT失效的常见原因之一。因此使用中要注意以下几点:在使用模块时。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。广东优势西门康IGBT模块
IGBT 的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。广东优势西门康IGBT模块
不论漏极-源极电压VDS之间加多大或什么极性的电压,总有一个pn结处于反偏状态,漏、源极间没有导电沟道,器件无法导通。但如果VGS正向足够大,此时栅极G和衬底p之间的绝缘层中会产生一个电场,方向从栅极指向衬底,电子在该电场的作用下聚集在栅氧下表面,形成一个N型薄层(一般为几个nm),连通左右两个N+区,形成导通沟道,如图中黄域所示。当VDS>0V时,N-MOSFET管导通,器件工作。了解完以PNP为例的BJT结构和以N-MOSFET为例的MOSFET结构之后,我们再来看IGBT的结构图↓IGBT内部结构及符号黄块表示IGBT导通时形成的沟道。首先看黄色虚线部分,细看之下是不是有一丝熟悉之感?这部分结构和工作原理实质上和上述的N-MOSFET是一样的。当VGE>0V,VCE>0V时,IGBT表面同样会形成沟道,电子从n区出发、流经沟道区、注入n漂移区,n漂移区就类似于N-MOSFET的漏极。蓝色虚线部分同理于BJT结构,流入n漂移区的电子为PNP晶体管的n区持续提供电子,这就保证了PNP晶体管的基极电流。我们给它外加正向偏压VCE,使PNP正向导通,IGBT器件正常工作。这就是定义中为什么说IGBT是由BJT和MOSFET组成的器件的原因。此外,图中我还标了一个红色部分。广东优势西门康IGBT模块
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