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公司新闻
1700V系列单管IGBT模块优质商品价格
2023-07-13IP属地 湖北30

  IGBT栅电容的组成

  Ciss= CGE+ CGC输入电容

  Coss= CGC+ CEC输出电容

  crss = CGC·米勒电容

  下面更详细。

  对于IGBT器件,栅极电容包括四个方面,如上图所示:

  (1)栅极-发射极金属电容C1

  (2)栅-N+源氧化层电容C2

  (3)栅极-P基极电容Cgp,由C3和C5组成;

  (4)栅集电极电容Cgc,由C4和C6组成。其中,栅发射极电容(也叫输入电容)为Cge = C1+C2+Cgp,栅集电极电容(也叫反向传输电容或米勒电容)为Cgc。此外,Cgp随栅电压的变化而变化,Cgc随IGBT集电极电压的变化而变化。电容Cgp的变化趋势如下图所示。因此,随着电压的增加,Cgp的电容先减小,随着电压的进一步增加,其大小逐渐增大并达到一个稳定值。

  驱动电路在开启延迟过程中的等效电路

  因为在IGBT的集电极电流上升之前,IGBT仍处于截止状态,所以相对于IGBT的截止电压,栅压的变化可以忽略不计。因此,栅压上升过程对栅集电极电容(Cgc)及其电荷量的影响可以忽略不计,所以导通延迟阶段的充电过程只针对电容C1、C2和Cgp。因此,结合驱动电路的等效电路,可以得到驱动电路在充电过程中的等效电路,如下图所示:

  其中Vg为栅极驱动板的输出电压,RG为驱动电阻,Cin为驱动板的输出端口电容,RS和Ls分别为驱动电路的寄生电阻和寄生电感。栅极电压开始上升一段时间后,达到阈值电压,集电极电流开始上升。这个过程也叫开启延迟,一般表示为td(on)。

  基于以上分析可以看出,在栅极电压达到阈值电压之前,输入电容并不是一个恒定值,而是一个由大到小,再逐渐增大的过程。因此,在IGBT导通的过程中,驱动电路不对恒定电容充电。下图显示了开启过程中栅极电压的上升趋势:

  米勒平台过程

  栅压上升到一定值后,会有一个栅压保持水平的阶段,称为米勒坪电压。从上面的分析可以看出,当栅极电压大于阈值电压时,IGBT开始通过正向电流。当集电极电流达到电流时,续流二极管反向,IGBT两端电压Vce迅速降低,耗尽区迅速缩小,Vds的电压也随之降低。耗尽区减小和电压Vds减小的过程决定了栅压米勒平台的形成过程。栅极电压平台级驱动电路的等效电路图如下:

  栅-集电极电容Cgc是电容值和电荷量都发生变化的过程,变化过程不受栅压控制,而是由变化的集电极电压决定。在这个过程中,驱动电路一直在给电容Cgc充电,栅极电压Vg不上升的原因是电压Vce一直在下降,这也是米勒平台形成的直接原因。在这个过程中,驱动电路只对Cgc电容充电。

  Vce下降后,米勒平台继续维持,因为此时载流子浓度在不断增加,所以电容值也在增加,所以栅极电压仍然维持在米勒平台电压。