IGBT的结构和特点
IGBT的内部结构、等效电路和电气符号如图1-1所示。图1-1 (a)为IGBT的内部结构，与Power MOSFET比较，IGBT是在Power MOSFET的漏极下又增加了一个P+区，多了一个PN结(J1)。IGBT的等效电路如图1-1(b)所示。它是由 Power MOSFET和GTR复合而成的。IGBT的电气符号如图1-1(c)所示。
图1-1IGBT的内部结构、等效电路和电气符号
由于IGBT是Power MOSFET和GTR的复合器件，所以它具有以下特点：(1)IGBT的输入级是MOSFET，在G和E 之间加上驱动电压时，MOSFET便进入导通（或关断）状态。因此，IGBT是一种电压控制器件。
(2)在IGBT中，输人级MOSFET的开关速度非常快，所以IGBT的开关速度取决于等效晶体管的开关速度。在IGBT中，通过对N+区厚度的最佳化来抑制过量载流子的注人，并通过引入寿命抑制机构，减小存储载流子的消散时间，来缩短等效晶体管的开关时间，从而提高了IGBT的开关速度，使其比双极型晶体管快得多。
(3)当在IGBT的集电极—发射极之间施加负电压时，由于P+N结(J1结)处于反向偏置，在集电极—发射极之间不可能有电流通过。由于IGBT比Power MOSFET多了一个J1结，使IGBT LC Power MOSFET 具有更高的耐压。
由于IGBT的P+区的存在，当IGBT导通时，正载流子从P+区注人，并积聚在N区中，这使IGBT在导通时呈现低阻状态，所以IGBT的电流容量要比Power MOSFET犬。
( 4)IGBT导通时，UCE的大小能反映其过电流情况。因此，可以通过测量UCE来识别过电流情况，一旦UCE高于某一个数值表明出现过电流情况时，可以控制栅电压快速变为零或负电压，使IGBT快速关断，实现对IGBT的过电流保护。
通过以上分析可以看出，IGBT 具有正反向阻断电压高、通态电流大及通过电压来控制其导：通或关断等特点。同时，由于采用MOS栅，其控制 电路的功耗小，导通和关断时的静态功率也很小，只是在状态转换过程中存在一定的动态损耗。这种动态损耗也可以通过软开关技术吏其达到最小。由于IGBT 具有这些特点，才使其被广泛地作为功率开关器件用于开关和逆变电路中。
IGBT的主要参数
（1）额定集电极—发射极电压u。，。——在室温下，IGBT所允许的最高集电极—发射极问电压，一般为其击穿电压U(BR) CEO的60 %~80%。其单位为V；
(2)额定栅极—发射极电压UGER ——在室温下，当 IGBT的集电极—发射极间电压为UCER时，栅极—发射极问允许施加的最高电压，一般小于20V。其单位为V；
(3)集电极通态电流Ic——在室温下，当 IGBT导通时，集电极允许通过的最大电流的有效值称为IGBT的额定电流，用ICE表示；而允许通过的峰值电流用ICM表示。在电流脉冲宽度为1μs时，ICM≈2ICE，其单位为A；
(4)集电极最大功耗PCM ——在室温下，IGBT集电极允许的最大功耗。其单位为W；
(5)栅极漏电流 IGEO——在室温下，当 UCE＝ 0V、栅极—发射极电压为其额定值UGER时，IGBT栅极—发射极间的电流。其单位为μA；
(6)集电极断态电流 ICES一一在室温下，当集电极—发射极间电压为额定值UCER，栅极—发射极电压UGE =0时的集电极电流，即集电极漏电流。其单位为mA；
(7)栅极—发射极开启电压UGE(th）——在室温下，IGBT从关断状态进入导通状态时，栅极—发射极间电压。其单位为V；
(8)集电极—发射极饱和电压UCE(sat）—— 在室温下，集电极—发射极间的电压降，一般为3V以下。其单位为V；
(9)栅极电容C，。，-IGBT栅极—发射极间的输入 电容，一般为3000一 30000pF;
(10)导通延迟时间td——在室温下，栅极-发射极问电压从反向偏置变到UGE=UGE（th）所需的时间。其单位为μs或ns；
(11)电流上升时间tir——在室温下，在导通过程中，从栅极—发射极电压达到开启电压UGE（th）起，到集电极电流达到 ICM所需的时间。其单位为μs或ns；
(12）电压下降时间tuf——在室温下，在导通过程中，从.IGBT的集电极—发射极间电压开始下降起，到集电极—发射极电压达到饱和电压UCE(sat）所需的时间。其单位为vs或ns；
(13)导通时间ton——ton＝td+tir+tuf。其单位为μs或ns；
(14)存储时间ts——在室温下，在关断过程中，从IGBT的栅极—发射极开始下降起，到栅极—发射极电压下降到UGE＝UGE(th)，集电极电流开始下降所需的时间。其单位为μs或ns；
(15)电压上升时间tur——在室温下，在关断过程中，从IGBT的集电极电流开始下降起，到因di/dt的作用产生电压过冲所需的时间。其单位为μs或ns；
(16)电流下降时间tif ——在室温下，在关断过程中，从IGBT的集电极—发射极间产生电压过冲起，到集电极电流下降到集电极—发射极漏电流所需的时间。其单位为μs或ns；
(17)关断时间toff——toff=ts+tur+tif。其单位为μs或ns；
(18) du/dt-在室温下，IGBT不产生误导通，集电极—发射极问所能承受的最大的电压上升率。其单位为V/μs；
(19)热阻Rθ——在室温下，单位功耗引起 IGBT管芯的温升。其单位为℃/W；
(20)最高允许结温TjM ——IGBT所允许的最高结温。其单位为℃。TjM与IGBT的封装形式有关。对于塑封单管IGBT，TjM =125℃；对于模块化封装的IGBT，TjM＝150℃。
