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IGBT的關斷瞬態分析—電荷存儲變化趨勢(2)

冬至子 ? 來源:橘子說IGBT ? 作者:orange ? 2023-12-01 14:02 ? 次閱讀

可以看出,減小遷移率和載流子壽命,可以增大關斷瞬間的電流突變率。

同樣地,如穩態分析中一樣,若要精確地考慮BJT模型, 圖片應參考的表達式應該是(6-19),相應的圖片,推演過程相似,在此不再贅述。

在關斷過程中,非耗盡區寬度圖片會隨著IGBT兩端電壓上升而減小,記為圖片。隨著圖片變化,電荷分布的邊界條件也就發生變化,那么IGBT內部存儲的電荷總量并不是單純地按照(6-40)的e指數關系衰減。

如圖所示,在關斷過程中,隨著IGBT承受電壓的增加,耗盡區擴寬,內部(圖片)區間的電荷,會快速被內建電場抽走,而非耗盡區圖片區域內的電荷則會按照前述邏輯按e指數衰減。

圖片

所以,這里我們必須動態地考慮兩個因素:1.電壓建立引入動態的圖片;2.動態圖片引起動態的圖片,然后在關斷的過程中相互影響,直到完全關斷,圖片變為0。

顯然,上述變化會引起圖片變化, 圖片不再是常數,而是隨圖片變化的圖片,加入時間變量后,重新書寫(6-10)空穴濃度分布如下:

圖片

將(6-46)從0到圖片積分即可得到實時的圖片。該積分過程較為復雜,考慮到通常情況下圖片的事實,例如,當圖片圖片圖片,而圖片,而且隨著關斷過程的進行, 圖片進一步減小,因此,我們可以通過對(6-46)做泰勒展開,并取其低階一次項來簡化運算。

(注,泰勒展開公式:sinh x = x+x^3/3!+x^5/5!+……+(-1)^(k-1)*(x^2k-1)/(2k-1)!+…… (-∞

圖片

將(6-47)繪成圖片圖片的幾何關系如圖所示, 不難推導出圖片圖片的變化率關系為(感興趣的讀者可嘗試自行推導)

圖片

圖片

顯然圖片時刻三角形所包圍的面積就是該時刻總的電荷存儲量圖片,即

圖片

反之, 圖片時刻圖片處的邊界條件與此時的圖片相關,

圖片

從(6-48)到(6-50),隨著關斷過程中電壓上升,可以得出如下趨勢性的結論:非耗盡區圖片越來越小,IGBT集電極區域的空穴濃度越來越高。

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