IGBT模塊的電壓規(guī)格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關。其相互關系見下表。使用中當IGBT模塊集電電流增大時,所產(chǎn)生的額定損耗亦變大。同時,開關損耗增大,使原件發(fā)熱加劇,因此,選用IGBT模塊時額定電流應大于負載電流。特別是用作高頻開關時,由于開關損耗增大,發(fā)熱加劇,選用時應該降等使用。
隨著IGBT芯片技術的不斷發(fā)展,芯片的高工作結溫與功率密度不斷提高, IGBT模塊技術也要與之相適應。未來IGBT模塊技術將圍繞 芯片背面焊接固定 與 正面電互連 兩方面改進。模塊技術發(fā)展趨勢:無焊接、 無引線鍵合及無襯板/基板封裝技術;內(nèi)部集成溫度傳感器、電流傳感器及驅(qū)動電路等功能元件,不斷提高IGBT模塊的功率密度、集成度及智能度。
上升時間。實際應用中常給出的漏極電流開通時間ton 即為td (on) tri 之和,漏源電壓的下降時間由tfe1 和tfe2 組成。
IGBT的觸發(fā)和關斷要求給其柵極和基極之間加上正向電壓和負向電壓,柵極電壓可由不同的驅(qū)動電路產(chǎn)生。當選擇這些驅(qū)動電路時,基于以下的參數(shù)來進行:器件關斷偏置的要求、柵極電荷的要求、耐固性要求和電源的情況。因為IGBT柵極- 發(fā)射極阻抗大,故可使用MOSFET驅(qū)動技術進行觸發(fā),不過由于IGBT的輸入電容較MOSFET為大,故IGBT的關斷偏壓應該比許多MOSFET驅(qū)動電路提供的偏壓更高。
IGBT在關斷過程中,漏極電流的波形變?yōu)閮啥?。因為MOSFET關斷后,PNP晶體管的存儲電荷難以迅速消除,造成漏極電流較長的尾部時間,td(off)為關斷延遲時間,trv為電壓Uds(f)的上升時間。實際應用中常常給出的漏極電流的下降時間Tf由圖中的t(f1)和t(f2)兩段組成,而漏極電流的關斷時間
t(off)=td(off)+trv十t(f)
式中:td(off)與trv之和又稱為存儲時間。
IGBT的開關速度低于MOSFET,但明顯GTR。IGBT在關斷時不需要負柵壓來減少關斷時間,但關斷時間隨柵極和發(fā)射極并聯(lián)電阻的增加而增加。IGBT的開啟電壓約3~4V,和MOSFET相當。IGBT導通時的飽和壓降比MOSFET低而和GTR接近,飽和壓降隨柵極電壓的增加而降低。
正式商用的IGBT器件的電壓和電流容量還很有限,遠遠不能滿足電力電子應用技術發(fā)展的需求;高壓領域的許多應用中,要求器件的電壓等級達到10KV以上,目前只能通過IGBT高壓串聯(lián)等技術來實現(xiàn)高壓應用。國外的一些廠家如瑞士ABB公司采用軟穿通原則研制出了8KV的IGBT器件,德國的EUPEC生產(chǎn)的6500V/600A高壓大功率IGBT器件已經(jīng)獲得實際應用,日本東芝也已涉足該領域。與此同時,各大半導體生產(chǎn)廠商不斷開發(fā)IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠性、低成本技術,主要采用1um以下制作工藝,研制開發(fā)取得一些新進展。2013年9月12日 我國的高壓大功率3300V/50A IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)芯片及由此芯片封裝的大功率1200A/3300V IGBT模塊通過,中國自此有了完全自主的IGBT“中國芯”。