IGBT單管工作原理

IGBT管是一個非通即斷的開關，由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有 MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。IGBT管是靠的是它的柵源極的電壓變換來完成工作的，當柵源極加+12V(大于6V，一般取12V到15V)時IGBT導通，柵源極不加電壓或者是加負壓時，IGBT關斷，加負壓就是為了可靠關斷。

IGBT管的結構圖如下：

IGBT單管結構示意圖和電路符號

如圖所示IGBT管有三個端子，分別是G，D，S，在G和S兩端加上電壓后，內部的電子發(fā)生轉移(半導體材料的特點，這也是為什么用半導體材料做電力電子開關的原因)，本來是正離子和負離子一一對應，半導體材料呈中性，但是加上電壓后，電子在電壓的作用下，累積到一邊，形成了一層導電溝道，因為電子是可以導電的，變成了導體。如果撤掉加在GS兩端的電壓，這層導電的溝道就消失了，就不可以導電了，變成了絕緣體。

若在IGBT的柵極和發(fā)射極之間加上驅動正電壓，則MOSFET導通，這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導通;若IGBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V，則MOSFET截止，切斷PNP晶體管基極電流的供給，使得晶體管截止。

IGBT模塊工作原理

IGBT單管由于價格相對便宜，在DIY電氣原件領域很受歡迎，在工業(yè)制造研發(fā)和大功率領域需要用到多個IGBT管開關集成的IGBT模塊。IGBT模塊是幾個單元的IGBT綜合在一起，比如7單元的，就等于七個單管IGBT，這樣的好處可以節(jié)約空間。封裝后的IGBT模塊能適應各種苛刻的應用環(huán)境，用途要比IGBT單管廣泛得多，但是它們的原理和作用都是一樣的在電路中作為高速開關來使用。

富士7單元模塊7MBR30SA060內部接線圖

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富士7MBR30SA06 內含驅動電路：具軟開關特性，可控制IGBT開關時的dV/dt和浪涌電壓。用單電源驅動，無需反向偏壓電源。防止誤導通。關斷時，IGBT柵極低阻抗接地，防止噪音等引起Vce上升而誤導通。每個IGBT的驅動電路都設定了最佳驅動條件。富士7MBR30SA06 內含各種保護電路：每個IGBT都具有過流保護(OC)、負載短路保護(SC)，控制電源欠壓保護(UV)，過熱保護(OH)。每個IGBT芯片都有溫度檢測元件，故當芯片異常發(fā)熱時能高速實現(TjOH)保護。富士7MBR30SA06 內含報警輸出功能：當OH或下橋臂OC、TjOH、UV等保護動作時，通過向控制IPM的微機輸出異常信號而停止系統(tǒng)。