關于IGBT的內部寄生參數,產品設計時對IGBT的選型所關注的參數涉及到的寄生參數考慮的不是很多,對于其標稱的電壓、電流和損耗等關注的比較多。當然針對不同的應用場合,所關注的方面都不不盡相同,比如大功率的大電流大電壓中對于雜散電感Ls的關注就比較多,而小功率中可能就不會太看重。今天我們就來聊聊IGBT中涉及到的寄生參數。
首先,我們再來看一下IGBT的實際等效電路:
上圖是考慮內部結電容的IGBT等效電路,這里我們用G\D\S來表示柵極、漏極和源極,圖中柵-源極間電容為CGS,柵-漏極間電容(反饋電容)CGD由交疊氧化電容COXD以及耗盡層電容CGDJ串聯構成,其中CGS、COXD都為固定值,而CGDJ隨耗盡層寬度即外加電壓的大小而變化。
那我們應該如何來提取這些參數呢?
由于IGBT內部存在結電容,當對其施加一定dv/dt時,內部電容充、放電都會產生位移電流,這時即使IGBT柵極電壓低于門檻電壓處于關斷的狀態(tài),在其端口也可以測量到內部電容的位移電流。對采用恒流源電路對關斷下的IGBT柵極電容充電,分析其關斷波形,利用基本的電工原理,可以提取得到IGBT柵極參數包括:電容CGS、COXD、門檻電壓VT、跨導KP以及柵-漏極交疊面積AGD。
求解公式如下:
式中,AGD為柵-漏極交疊面積;εSi為硅的介電常數;q為電子電荷量;NB為基區(qū)摻雜濃度V為外加電壓;VGS為柵極電壓。
寄生電感,分別是各極的引線電感,等效分布電感圖如下:
各寄生電感兩端的電壓均遵循電工基本原理,與電感值和電流變化率成正比,分別測量IGBT每個引腳兩端的電壓變化及電流變化率
變可以根據下式求得相應的寄生電感
雜散電感也是我們理解尖峰電壓產生機理的關鍵所在。
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