大功率igbt串并聯(lián)技術(shù)分析

《大功率igbt串并聯(lián)技術(shù)分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、大功率IGBT串并聯(lián)技術(shù)研究第4章基于負(fù)載端控制的均壓電路?????????????????一414．1電路結(jié)構(gòu)?????????????????????????．414．2IGBT串聯(lián)均壓電路的原理??????????????????424．3參數(shù)設(shè)計(jì)和仿真結(jié)果???_?????????????????424．3．1仿真電路???????????????????????一424．3．2仿真參數(shù)設(shè)置?????????????????????一434．3．3仿真結(jié)果分析??????????????????

2、???一444．4本章小結(jié)?????????????????????????．47第5章基于柵極電阻調(diào)節(jié)的IGBT并聯(lián)方法??????????????485．1柵極電阻調(diào)節(jié)IGBT模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)和原理????????????485．2基于柵極電阻調(diào)節(jié)的IGBT模塊并聯(lián)仿真分析??????????495．3基于柵極電阻調(diào)節(jié)的整晶圓IGBT內(nèi)部元胞并聯(lián)方法???????505．3．1整晶圓內(nèi)部IGBT并聯(lián)電流不均衡原因及后果????????．505．3．2柵極電阻調(diào)節(jié)整晶圓內(nèi)部IGBT并聯(lián)電流的模擬仿真???

3、??．．515．4本章小結(jié)?????????????????????????．53結(jié)論???????????????????????????????????????．54參考文獻(xiàn)?????????????????????????????55致謝???????????????????????????????????????．60附錄A攻讀學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果???????????????????一61VI碩士學(xué)位論文第1章緒論IGBT作為全控型電壓驅(qū)動(dòng)器件由于其驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，耐壓高，可實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，因而在電力系

4、統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣。雖然IGBT的容量在不斷提高，但是在較大應(yīng)用場(chǎng)合，IGBT的容量還是有限。因而仍需要多個(gè)IGBT的串聯(lián)和并聯(lián)來(lái)承受更大的電壓和電流。在IGBT串聯(lián)時(shí)會(huì)遇到動(dòng)態(tài)和靜態(tài)電壓不均衡現(xiàn)象；并聯(lián)時(shí)會(huì)出現(xiàn)并聯(lián)IGBT電流分配的不均衡現(xiàn)象。若不采取一定措施，將有可能燒壞IGBT器件。本章在闡述了IGBT的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，分析了IGBT的基本特性和主要參數(shù)的基礎(chǔ)上，介紹了IGBT串并聯(lián)技術(shù)的意義及適用領(lǐng)域，闡述了IGBT串并聯(lián)技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀，最后介紹了各章節(jié)的主要內(nèi)容。1．1絕緣柵雙極型晶

5、體管(IGBT)1．1．1IGBT基本結(jié)構(gòu)及原理IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，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(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件。它類于MOSFET具有驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)功率小，工作頻率較高，同時(shí)又具有BJT的電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，因而通態(tài)壓降較小。隨著耐壓和通流能力的增強(qiáng)，IGBT在大功率和特大功率應(yīng)用中逐漸顯示出了比GTO，IGCT等的優(yōu)越性。IGBT從20世紀(jì)80年代初投入市場(chǎng)以來(lái)，獲得了迅猛的發(fā)展

6、，并且隨著器件溫度特性差而使并聯(lián)運(yùn)行特性差，體內(nèi)載流子積累較多而使關(guān)斷特性差，體內(nèi)寄生晶閘管的擎住效應(yīng)而使器件容易燒壞等這些問(wèn)題的不斷解決，IGBT的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，其在特大容量和高頻半導(dǎo)體器件中占有越來(lái)越重的比重。IGBT根據(jù)其生產(chǎn)工藝以及器件本身的參數(shù)不斷優(yōu)化和改進(jìn)，到目前為止，IGBT已經(jīng)發(fā)展到第六代。包括第1代平面穿通型(PT)、第2代改進(jìn)的平面穿通型、第3代溝槽型(Trench)、第4代非穿通型(NPT)、第5代電場(chǎng)截止型(FS)、第6代溝槽型電場(chǎng)截止型(FS．Trench)。1．IGBT

7、的基本結(jié)構(gòu)IGBT是四層三端口器件，由柵極G、集電極C和發(fā)射極E組成。圖1．1為IGBT的基本結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)圖。從圖中可以看出，IGBT可以認(rèn)為是VDMOSFET演化而來(lái)，它和VDMOSFET相比較，上半部分結(jié)構(gòu)完全一樣，只是下半部分IGBTLIIVDMOSFET多了一個(gè)P+層，也就是多了一個(gè)漏極傾f]PN結(jié)。從下往上看，IGBT基本結(jié)構(gòu)依次稱為P+注入?yún)^(qū)、N‘緩沖區(qū)、N+漂移區(qū)、P+體區(qū)、N’基區(qū)。如圖1．2為IGBT大功率IGBT串并聯(lián)技術(shù)研究的等效電路圖，其結(jié)構(gòu)可以理解為由MOSFET、NPN晶體

8、管、PNP晶體管、基區(qū)擴(kuò)散電阻以及體區(qū)電阻構(gòu)成。NPN寄生晶體管可能引起的晶閘管自鎖效應(yīng)造成的器件失控和損壞。但是隨著IGBT制造工藝的成熟，這個(gè)難題已經(jīng)被攻克。因此IGBT現(xiàn)在一般理解為MOSFET和PNP晶體管構(gòu)成的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，即MOSFET的漏極通過(guò)體區(qū)電阻和PNP晶體管的基級(jí)相連?！籣9發(fā)射撮E何，L掣P+山JjN．／JlN‘口+圖1．1IGBT的基本結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)圖1．2IGBT等效電路2．IGBT的原理IGBT的開(kāi)通和關(guān)斷是由