IGBT在柵極和發射極之間加入正電壓就可以進行導通。不過,這個正電壓至少需要高于閾值電壓。如果柵極和發射極之間的電壓低于閾值電壓,IGBT則將關閉或者處于截止狀態。
由于IGBT的跨導,集電極電流IC是柵-射極電壓的函數,此外,飽和壓降也受控于該電壓。即,柵-射極電壓越高,集電極電流就越大和飽,飽和壓降就越低。不過,一般通態損耗受控于飽和壓降,因此需要使用一個相對高的控制電壓來獲得最低的通態損耗。
此外需要注意的是,短路時,高柵-射極電壓將導致大短路電流。一般在正常工作時IDE通態損耗和故障時的最大短路電流中取得妥協值。一般是15V,不超過20V(保證可靠工作的最大值)。
否則,在短路時極易產生較危險的大電流。如果考慮柵極氧化層的電壓阻斷能力。
2.負電壓控制
當施加一個負的柵極電壓,IGBT將會關斷。同正電壓一樣,負電壓不低于-20V,-15V是數據手冊的典型值。不過,在實際應用中,成本與性能一樣重要,-15V并不適合所有場合。實際應用中關斷電壓可以選擇-15V~0V,但許多場合應用會選擇-10~-5V的關斷電壓,原因在于:
1. 所需要的驅動功率低;
2. 可用的驅動IC,許多驅動IC在CMOS上開發的,會限制阻斷電壓,比如說正負電源電壓之間的最大值會是30V;
因此,柵極負電壓的范圍會選擇-10V~-5V,產生負柵極電壓的同時節約電源功率,最小化成本。例如一些低成本的IGBT驅動應用,放棄負電壓可以簡化驅動供電的設計。
不過,采用0V關斷,在一些大功率電力電子裝置上,可能會面臨寄生開通的問題。
寄生導通:指被關斷的IGBT再次短時間導通的過程。
![IGBT的正負電壓控制 關斷過程](http://m.jinrongwl.cn/uploadfile/2024/1221/20241221063907523.jpg)
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