IGBT详解.doc

封装材料：塑料封装
极数：多极
封装外形：平板形
品牌：三菱(MITSUBISHI)
型号：CM450HA-5F
控制方式：IGBT
关断速度：高频（快速）
散热功能：不带散热
频率特性：高频
功率特性：大功率
额定正向平均电流：450A
控制极触发电流：1mA
最大稳定工作电流：450A
反向重复峰值电压：250V
控制极触发电压：1V
正向重复峰值电压：250V
反向阻断峰值电压：250V

E=Emitter 发射极
C=Collector 集电极
G=Gate 门极

解析IGBT的工作原理及作用
　　本文通过等效电路分析，通俗易懂的讲解IGBT的工作原理和作用，并精简的指出了IGBT的特点。可以说，IGBT是一个非通即断的开关，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

　　IGBT(绝缘栅双极型晶体管)，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。

　　IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

　　目前国内缺乏高质量IGBT模块，几乎全部靠进口。绝缘栅双极晶体管(IGBT)是高压开关家族中最为年轻的一位。由一个15V高阻抗电压源即可便利的控制电流流通器件从而可达到用较低的控制功率来控制高电流。

　　IGBT的工作原理和作用通俗易懂版：

　　IGBT就是一个开关，非通即断，如何控制他的通还是断，就是靠的是栅源极的电压，当栅源极加+12V(大于6V,一般取12V到15V)时IGBT导通，栅源极不加电压或者是加负压时，IGBT关断，加负压就是为了可靠关断。

　　IGBT没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。

　　IGBT有三个端子，分别是G,D,S,在G和S两端加上电压后，内部的电子发生转移(半导体材料的特点，这也是为什么用半导体材料做电力电子开关的原因)，本来是正离子和负离子一一对应，半导体材料呈中性，但是加上电压后，电子在电压的作用下，累积到一边，形成了一层导电沟道，因为电子是可以导电的，变成了导体。如果撤掉加在GS两端的电压，这层导电的沟道就消失了，就不可以导电了，变成了绝缘体。

　　IGBT的工作原理和作用电路分析版：

　　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MOSFET截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。

　　图1 IGBT的等效电路

　　由此可知，IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定：

　　--IGBT栅极与发射极之间的电压;

　　--IGBT集电极与发射极之间的电压;

　　--流过IGBT集电极-发射极的电流;

　　--IGBT的结温。

　　如果IGBT栅极与发射极之间的电压，即驱动电压过低，则IGBT不能稳定正常地工作，如果过高超过栅极-发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏;同样，如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极-发射极之间的耐压，流过IGBT集电极-发射极的电流超过集电极-发射极允许的最大电流，IGBT的结温超过其结温的允许值，IGBT都可能会永久性损坏。

　　绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)

IGBT管不管在什么样的使用环境下，其基本作用都是做为高速无触点电子开关。比如你举的例子，就是利用IGBT的开关原理，利用控制电路给予适当的开通、关断信号，IGBT就能根据你的控制信号将直流电变换成交流电，直流电转换成交流电后电压会降低，实际上火车供电系统的600V直流就是将380V交流整流而成，IGBT逆变器驱动板的作用就是将这个过程的再还原。同时可以通过控制信号的脉宽调节来控制电流的大小，也可以控制交流频率，从而控制电机的转速。
引起烧IGBT的原因
2011-11-09 1862人 1页
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引起烧IGBT 的原因
1、LC 谐振电路震荡形成的高压超过了IGBT 的耐压值所致，或选用的IGBT 耐压不够。
2、因同步采样电路故障引起IGBT G 极的脉宽调制信号与IGBT C极因LC 偕振电路产生的交流高压不同步导致烧IGBT 。
3、由于电路故障的原因导致IGBT G极静态时已有明显的电压，使得IGBT 长期处于导通状态，甚至是通电便烧IGBT 。
4、由于IGBT 热敏电阻绝缘不良导致IGBT C极的直流高压和交流高压通过热敏电阻串入片机后烧IGBT 。这种故障最为严重，有可能将单片机、LM339、HC164和相关的其它元件烧毁。
5、因风机故障，风机的电机形成的反峰电压串入18V 直流电源而烧IGBT 。
6、因热敏电阻不良或单片机不良等原因高温不能做出保护，使得IGBT 温度过高，而烧IGBT 。
7、因选用的锅具不合适而烧IGBT 。
8、因电磁炉长期使用IGBT 老化烧IGBT 。
二、解决故障的相应对策：
因进入市场电磁炉基本不会是电路设计原因引起烧IGBT ，多是元器件发生故障所致，下面就引起烧IGBT 原因作出相应的简单维修介绍。
1、原因：因高压过高烧IGBT ；
解决方法：（1）检测线圈盘和谐振电容是否变质或所更换的元件是否与原机相符，找出故障元件并替换。
（2）检测高压采样电路的电压是否正常，如不正常找出引起该故障的元件并替换。
（3）当做了以上两步仍看不出明显故障点，应考虑高压取样电路中的高频滤波电容是否失容或开路，如有不妥予已替换。
2、原因：因同步采样电路故障引起烧IGBT ；
解决方法：（1）用万用表检测同步采样和同步输出静态电压是否正常，如不正常找出引起该电压变化的故障元件并替换，该处故障最多的是同步取样的大功率电阻。
（2）如同步采样和同步输出电压正常时，可观察IGBT G极触发波形是否正常和单片输出的PWM 信号是否正常，如不正常多是震荡电容阻尼二极管及单片机故障。
通过以上两点基本上能将同步采样电路故障引起烧IGBT 原因找出。
3、原因：IGBT G极静态电压过高；
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解决方法：（1）检测IGBT 驱动电路元件是否有故障并替换。
（2）测单片机电流检测脚的静态电压是否过高，如过高找出故障元件并替换。
（3）测量单片机PWM 信号输出脚电压是否过高，如过高多是单片机原因。
4、原因：因IGBT 热敏电阻绝缘不良导致IGBT ；
解决方法：在维修电磁炉时如发现单片机LM339和IGBT 同时损坏时应考虑IGBT 热敏电阻是否绝缘良好，可用万用表的2M 或20M 档检查热敏电阻与外壳有没有绝缘不良现象，有则予已替换。
5、原因：因风机故障烧IGBT ；
解决方法：替换。
6、原因：因热敏电阻失效或单片感应不到热敏电阻传来的信息而导致高温烧IGBT ； 解决方法：1、用加热的方法检验热敏电阻是否有效，无效则替换。
2、如热敏电阻无故障，则多为单片机不良造成的，替换单片机。
7、原因：因选用的锅具不合适烧IGBT ；
解决方法：选用合适的铁质锅具。